ЗАДАЧИ ОПЕРАТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА НА МАРШРУТАХ - Автоматизированные системы обработки информации и управления на автомобильном транспорте

На каждом уровне управления имеются индивидуальные черты делового процесса принятия решений. Это напрямую относится к выработке решений в управленческих структурах средних и верхних уровней систем организации перевозок, в том числе диспетчерских служб.

Оперативное регулирование является одним из наиболее активных функциональных действий в управляющей части АСОУ-Г. Оперативное регулирование вырабатывает управляющие воздействия на перевозочный процесс в случае нарушения нормального его хода, используя модельный метод формирования последовательности простых шагов. Для принятия единственного решения в процессе регулирования на данном элементарном шаге вводятся некоторые частные признаки, которые характеризуют как ход перевозочного процесса, так и действующие в системе ограничения. Эти признаки объединяются в единый критерий со своими весовыми оценками. Для того чтобы принимаемые на каждом шаге решения действительно были оптимальными, необходимо определить с помощью программно-математического аппарата существенность и несущественность функциональных действий.

Главные задачи регулирования:

* оперативное устранение отклонений от планового задания в перевозках, рациональное перераспределение трудовых ресурсов и транспортных средств; * выполнение плановых объемов перевозок; * организация работы в выходные и праздничные дни.

Функция регулирования реализуется диспетчером (оператором АСОУ-Г) при появлении возмущений на конкретных объектах. В случае изменения плана перевозок на объектах выдается на печать скорректированное сменно-суточное задание фиксируется в базе данных (если оно удовлетворяет руководителей ЦДС) и передается в соответствующее АТП. Выяснение сложившейся ситуации на контролируемом объекте, а также фиксация решений работников ЦДС территориального объединения происходят в режиме диалога. Надо иметь в виду, что перераспределение автомобилей между объектами носит ограниченный характер, так как эксплуатационные условия закрепленных объектов учтены в экономических планах каждого АТП.

Факторами регулирования для достижения целей и оптимального функционирования АСОУ-Г в оперативном режиме являются:

* использование принципа централизации оперативного управления с применением современных технических средств; * применение режима реального времени, обеспечивающего оперативный доступ к информации о состоянии перевозочного процесса широкого круга работников, участвующих в этом процессе; * постоянный анализ функционирования системы и ее совершенствование.

АСОУ-Г выступает в роли регулятора, обеспечивающего наилучшее оперативное управление в заданном режиме. Главная задача работников АСОУ-Г заключается в том, чтобы при выполнении ССП оптимизировать перевозочный процесс за счет управленческих решений, используя все современные методы и алгоритмы регулирования материальных и трудовых ресурсов. Алгоритмы управления (в данном случае регулирования) реализуются в виде двух составных частей: алгоритма общего перепланирования ССП, где участвуют элементы регулирования ресурсами и оперативной информацией, а также алгоритма локального перепланирования ССП в ходе перевозочного процесса.

В процессе функционирования АСОУ-Г преимущество отдается локальному перепланированию. В данном случае процесс регулирования состоит из следующих составляющих:

* текущая оценка протекания перевозочного процесса; * прогнозирование выполнения ССП на конец планируемого периода; * принятие решений о локальном перепланировании; * выработка тактики нового продолжения выполнения ССП; * доведение нового варианта плана до исполнителей; * контроль выполнения управленческих решений исполнителями; * обеспечение выполнения ССП.

Алгоритм регулирования в АСОУ-Г должен быть доступным, обеспечивать оперативность управления и минимизировать затраты времени, труда и средств.

Оперативный учет и анализ в системе АСОУ-Г отражает ход процесса перевозки за счет сбора, обработки и сопоставления определенного круга фактических данных о текущем состоянии перевозочного процесса и его соответствии плановым и нормативным величинам.

Выходной информацией функции учета являются документы, характеризующие работу грузовых автомобилей в течение суток, а именно: сводка учета работы автомобилей, оперативный учет работы автомобилей на линии, режим работы водителей, суточный диспетчерский доклад, статистические данные перевозочного процесса за сутки, статистические данные за месяц.

На основе данных учетной функции производится анализ. В него, кроме данных учета, поступает информация о причинах невыполнения плана. Выходной информацией анализа являются документы, характеризующие причины невыполнения плана, рекомендации по его корректировке, показатели работы автомобилей за сутки, показатели работы автомобилей на объектах, влияние показателей на выполнение плана, анализ деятельности диспетчеров и операторов.

Учет и анализ необходим не только в непосредственном процессе перевозки грузов, но и для изучения условий предстоящих перевозок на новых объектах. Для этого соответствующим персоналом выполняются следующие работы:

* изучение клиентуры, грузопотоков и условий перевозок; * выявление возможных объемов перевозок у клиентуры на основе баланса наличия грузов, возможностей АТП и технической вооруженности объекта; * изучение возможностей применения передовых методов организации и совершенной технологии перевозочного процесса; * определение прогрессивных методов контроля и регулирования перевозок; * определение прогрессивных методов оперативного учета транспортной работы на данном объекте и передачи достоверной информации; * изучение возможностей применения на данном объекте терминалов, периферийных устройств и средств связи для диалогового режима с ЭВМ АСОУ-Г; * определение системы резервирования передачи информации в случае отказа в работе ЭВМ на определенный период и т. п.

В условиях перехода к рынку произошли изменения и в мотивации деятельности АТП. Основной целью стало не выполнение плана или удовлетворение спроса населения, а получение максимальной прибыли. Основываясь на этом, многие фирмы предпочли использовать свой ПС, который позволял оперативно выполнять возникающие потребности в перевозках. Эта тактика обеспечивает гибкость в осуществлении перевозок, но имеет и недостаток -- низкий коэффициент использования имеющегося ПС. Основным типом маршрута доставки товара стал маятниковый маршрут. При этом затраты на перевозку товара автоматически включаются торговым предприятием в его конечную стоимость, а эти затраты иногда могут доходить до 10 -- 20 % от закупочной цены (в зависимости от характеристик товара).

Решение задачи планирования перевозок в торговой сети позволило бы с использованием только экономических рычагов вытеснить большую часть малорентабельных АТП и возродить доверие к организации доставки силами производителя.

Первая и главная трудность в формулировании критерия оптимальности -- это необходимость экономически правильно выразить понятие эффективного решения задачи и дать его точную интерпретацию.

Для формирования критерия оптимальности решения задач маршрутизации в первую очередь используются простейшие количественные характеристики перевозочного процесса:

* объемно-массовые характеристики планируемого к перевозке груза; * предельное число используемых транспортных средств; * планируемая суммарная транспортная работа; * суммарный пробег автомобилей; * число ездок и заездов на маршрутах (по отношению к единице ПС); * суммарная продолжительность работы и др.

Эти показатели образуют наиболее простые критериальные функции, в качестве которых наиболее часто используются:

* максимизация количества перевезенного груза; * минимизация числа используемых автомобилей для выполнения заданного объема перевозок; * минимизация суммарной транспортной работы; * минимизация общего пробега.

В общем виде критерии оптимизации представлены на рис. 6.1. При использовании многокритериальных постановок встает вопрос оценки взаимной близости критериев и их соизмерения (компромисса). Необходимо отметить, что методы решения оптимизационных задач управления делятся на два вида: точные и приближенные (рис. 6.2).

При планировании грузовых автомобильных перевозок необходимо учитывать различия интересов участников транспортного процесса (грузоотправителей, грузополучателей, транспортных предприятий) при формулировании задач управления и критериев их решения. Эти же соображения приводят к постановке оптимизационных задач транспортного планирования с несколькими критериями оптимизации -- многокритериальных задач или задач векторной оптимизации.

Наиболее актуальными задачами организации перевозок являются следующие:

1) оперативное построение оптимального (по заданному критерию) маршрута между двумя пунктами; 2) проектирование маршрута между двумя пунктами, оптимального по комплексному критерию с учетом ограничений по транспортировке груза;

3) построение альтернативных маршрутов с последующей реализацией (в диалоговом режиме "оператор -- ЭВМ") одного из предложенных вариантов; 4) расчет маршрутной сети (для долговременного использования), оптимальной по одному выбранному критерию; 5) построение рациональной маршрутной сети с возможностью в режиме реального времени производить коррекцию заданий (примеры: минимизация риска недопоставки, модификация оптимального решения с целью минимизации отрицательных воздействий на окружающую среду); 6) определение и передача в диспетчерскую службу достаточно точных данных о положении транспортных средств на транспортной сети в текущий момент времени.

Каждая из этих задач при решении может иметь определенные вариации в зависимости от потребностей конкретного заказчика, но их объединяет одно обстоятельство -- необходимость наличия графа транспортной сети (ГТС).

Для уровня оперативного планирования автомобильных грузовых перевозок основным является понятие партии -- порции груза, единовременно предъявляемой грузоотправителем для доставки грузополучателю. Единовременное предъявление партии груза к перевозке далеко не всегда сопровождается условием единовременного вывоза всей партии груза одним транспортным средством. При заявке на перевозку чаще всего задается условие разделения партии на единовременно вывозимые части. Это необходимо в случае предъявления к перевозке партии груза, превышающей грузовместимость одного применяемого для перевозки автомобиля.

Задачи планирования перевозок мелких партий возникают тогда, когда грузовместимость автомобилей превышает размер партий груза, доставляемых отправителям, или размер партии груза превышает потребность грузополучателей. Такие перевозки выполняются, как правило, в городских условиях, а это влечет за собой следующие характерные моменты.

1. В работе транспортных средств значительное место занимает время на погрузочно-разгрузочные операции, и меньшее время -- собственно перемещение грузов. 2. Интенсивность городского движения и загруженность транспортной сети города оказывают весьма существенное влияние на планирование и выполнение перевозок грузов. 3. В условиях тесного соседства транспортных и людских потоков особенно остро встает проблема безопасности в организации движения грузопотоков. 4. Для многих торговых грузов значение перевозок не определяется только узкотранспортными показателями (вес, расстояние перевозки и т. п.); имеет значение сохранность (скоропортящиеся продовольственные товары, дорогие товары) и своевременность доставки. 5. В городских условиях автомобили -- один из источников загрязнения воздушного бассейна города и основной источник шума, поэтому проблема регулирования этих перевозок особенно обостряется.

Грузоотправители и грузополучатели связаны некоторой сетью дорог (улиц, проездов), которую принято называть транспортной сетью (ТС). В планировании используется модель транспортной сети (МТС), которая является некоторым абстрактным отображением реальной сети дорог. Такие модели разнообразны и во многом связаны с методами и целями планирования. Обычно используются известные дорожные атласы, карты, схемы. Наиболее часто употребляется модельное представление ТС в виде совокупности вершин и связывающих их дуг (ребер, звеньев). Вершины являются образами реальных перекрестков или пунктов, важных для планирования. Это могут быть места расположения автомобильных парков, грузоотправители, грузополучатели. Сами улицы, проезды и дороги в МТС выступают в качестве направленных дуг, если важно подчеркнуть разрешенные направления движения по соответствующим проездам.

Важным и необходимым приложением к МТС является справочник улиц города. В справочнике перечисляются в алфавитном порядке названия улиц, проспектов, площадей, проездов, а также наименования новых районов массовой жилищной застройки. Каждому наименованию ставится в соответствие номер вершины МТС.

Информационной базой используемых в Москве ГИС является электронная карта Москвы, созданная на основе бумажных планшетов масштаба 1:10000 и регулярно обновляемая на основе результатов аэрофотосъемки. Электронная карта содержит геометрическое описание всех домов, кварталов, зеленых массивов, водных объектов, осевых линий улиц, железных дорог, платформ, выходов метро, мостов, ограждений. С картографическими объектами связаны постоянно пополняемые БД адресов, названий улиц, объектов городской инфраструктуры (предприятия, фирмы, магазины и т. д.).

В перспективном варианте ГИС, входящие в состав информационного обеспечения АСДУ нового типа, будут ориентированы на тесное взаимодействие с АСУ регулирования дорожного движения посредством обмена оперативной информацией, полученной через каналы видеопостов, датчиков интенсивности движения по улично-дорожной сети (УДС), автоматизированной службы организации движения и т. д.

Спектр ПП, ориентированных на планирование перевозок с использованием ГТС, простирается от простых приложений, реализующих справочно-информационные функции и ориентированных на обычного пользователя, до сложных систем, предназначенных для профессиональной работы в организациях, занимающихся различными видами деятельности.

Наиболее известные российские подобные программы -- серия "МОСГИС" (программы "МОСГИС-pro" и "ТрансГИС") фирмы "Киберсо", "Деловая карта, версия 1" (разработана фирмой "ИН-ГИТ"), кроме того, в последнее время реализуется разработка фирмы "Автокомпас" (Санкт-Петербург), где предусматривается оперативное (один раз в 15 мин) оповещение пользователей ПП о состоянии УДС посредством передачи SMS-сообщений или по Интернету.

В методику проектирования маршрутов для ликвидации (уменьшения) риска при выполнении перевозки должны быть заложены принципы безопасности и общей ответственности. Эти принципы базируются на последовательном расчете траектории движения по дневному или ночному вариантам модифицированной сети, для различных типов транспортных средств (при необходимости), с учетом дорожной обстановки и мнения экспертов специальных служб города, с которыми непосредственно согласуется трассировка маршрута.

Рассмотрим пример расчета маршрута при работе программного модуля, предназначенного для использования в среде Windows NT, Windows 95 (98).

ГТС, используемый как исходные данные для расчета, предусматривает наличие ограничений; таким образом можно выполнить многовариантный расчет маршрутной сети мелкопартионных перевозок.

На этапе загрузки данных из файла, созданного в стандартном пакете Windows-office, производится запрос о параметрах выполнения расчета (рис. 6.3, а).

Из представленного варианта расчета (рис. 6.3, б) видно, что при назначении интервалов времени обслуживания клиентов суммарный пробег на маршрутах составляет 72,6 км. При этом уже невозможно выполнить развозку одним автомобилем. Варианты расчета, указанны в "окне" трассировки маршрутов. Они не совпадают по протяженности маршрутов. Трассировка каждого маршрута начинается и заканчивается в вершине № 760.

Далее был выполнен расчет маршрутной сети при наличии габаритно-весовых ограничений (рис. 6.4). Для каждого из пунктов (клиентов), обозначенных номером транспортной сети, задано количество груза. Например, запись 57 --> 45 обозначает, что клиенту, расположенному в вершине № 57 графа транспортной сети, требуется поставить 45 единиц груза. Задана грузовместимость единицы транспортного средства -- 300 единиц.

После проведения предварительного расчета лексикографическим методом числа требуемых автомобилей с указанием номеров клиентов, которых можно обслужить с учетом ограничения по грузовместимости, был выполнен расчет трассировки маршрутов по критерию минимизации пробега. Суммарная протяженность полученных маршрутов составила 43,6 + 40,2 = 83,8 км, что на 11,2 км больше, чем при расчете по варианту, представленному на рис. 6.3, б. Это не означает, что такое возможно для любых расчетов. Все зависит от параметров, задаваемых к началу расчета.

Что касается общих положений по описанию баз данных, то при использовании программы должны обеспечиваться следующие основные функции:

* ведение базы клиентов текущего источника данных, включая заполнение, автоматическую привязку к карте по адресам, автоматическую сортировку по административно-территориальному делению региона, заготовленным пространственным зонам, заготовленным адресам группирования; * отбор клиентов из базы по произвольным логическим и пространственным параметрам, включая отборы по зонам, группам, произвольным областям; * наложение выборок из базы клиентов на карту с различным видом графического представления в зависимости от задаваемых логических условий; * автоматический выбор маршрутов автотранспорта для объезда отобранных из базы клиентов; * документирование фрагментов карты с наложенной информацией о клиентах и маршрутах объезда на автотранспорте; * формирование отчетных документов любого вида по отобранным из базы клиентам (списков, накладных, информационных писем, адресных наклеек и пр.).

Имеются различные стандарты организации МТС. Стандарт Geographic Data Files (GDF) описывает основные элементы БД УДС. GDF был создан, чтобы упростить сбор, обработку и использование информации за счет единой гибкой модели, описывающей дорожную сеть и относящиеся к ней объекты. Стандарт ограничений позволяет пользователям точно определить свои информационные потребности, а разработчикам строить систему на основе четко проработанных правил.

Основной проблемой при представлении реальной УДС в виде графа является выбор объектов для представления вершинами и ребрами ГТС. При этом используются, как правило, ориентированные графы. Известны три подхода решения этой проблемы:

* вершины графа изображают перекрестки, а ребра -- улицы; * вершинам соответствуют участки дороги, а ребрам -- связи между этими участками; * вершины графа изображают места возможного изменения направления движения, а ребра -- допустимые направления.

Показательным примером служит автоматическая прокладка маршрута в программе "Деловая карта" (ПП фирмы "ИНГИТ"). Расчет производится на основании организации дорожного движения, т. е. учитываются односторонние движения, запреты поворотов и разворотов, предписанные направления. Все пункты маршрута устанавливаются вручную, кроме точек объезда, которые могут устанавливаться по адресам клиентов.

Похожие статьи