Разработка метода и средств повышения эффективности функционирования автотранспортного предприятия на основе оптимального управления заявками на грузоперевозки путем динамической настройки ресурсов

В современных экономических условиях автотранспортным предприятиям (АТП) необходимо постоянно повышать качество оказываемых услуг и скорость их предоставления с целью обеспечения конкурентоспособности. Решение этих задач обеспечивается при условии сокращения затрат в бизнес-процессах, что практически невозможно без использования новых информационных технологий (ИТ) и современных программно-технических средств.

Успешное функционирование АТП во многом зависит от анализа, учёта и оперативного контроля за рациональным соотношением ресурсов и заявок на автоперевозки (обязательств перед клиентами). Кроме того, скорость получения и обработки необходимых информационных сведений становятся ключевыми факторами, влияющими на эффективность управления транспортным предприятием.

Одним из современных подходов для решения подобных задач является концепция автоматизированных систем управления (АСУ). АСУ определяет информационное объединение различных подразделений автотранспортного предприятия в единый информационно-технологический комплекс. Комплексная автоматизация АТП с помощью АСУ позволяет навести порядок в учёте ресурсов и обязательств, обеспечить непрерывный контроль и анализ состояния дел, что многократно повышает эффективность функционирования предприятия.

Основная задача комплексной автоматизации — создание мощного и достаточно универсального инструмента для анализа деятельности предприятия и принятия управленческих решений. Составной частью комплекса является интеграция технической подготовки АТП и оперативного планирования и управления с помощью информационных технологий и, в частности, ИПИ-технологий (CALS => PLCS1) — ИЛИтехнологии позволяют обеспечить интегрированную информационную поддержку всего жизненного цикла выполнения заявки.

Особенность функционирования АТП заключается в том, что оно является внутрипроизводственной логистической системой на макрои микроуровне [60]. На макроуровне АТП выступает в качестве элемента макр о логистических систем. На этом уровне АТП обеспечивают ритм работы этих систем, являясь источниками транспортных услуг. На микроуровне АТП представляет собой совокупность подсистем, находящихся в отношениях и связях друг с другом и образующих целостность. Эти подсистемы обеспечивают вхождение материального потока в микр о логистическую систему, прохождение через неё и выход из системы в виде транспортных услуг. Таким образом, к АТП, как к самостоятельной (на микрологистическом уровне) системе производства транспортных услуг, применимы методы и средства оптимизации управления, используемые в других отраслях.

Значительную роль в развитии методов проектирования АСУ и информационных технологий сыграли работы Норенкова И. П. [75- 76- 77], Вермишева Ю. Х. [15], Данилина Н. С. [27]. Исследованиям методов моделирования сложных производственных систем, подходов и особенностей применения ИПИ-технологий посвящены работы Соломенцева Ю. М. [88- 89- 90], Павлова В. В. [90], Митрофанова В. Г. [88], Капустина Н. М. [35, 36], Волковой Г. Д. [17, 18], Шептунова С. А. [106], ГорневаВ.Ф. [24], Гусева А. А., Судова Е. В. [93] и других отечественных и зарубежных учёных.

Разработаны разнообразные методы и средства решения задач управления. Опыт Института проблем управления им. В. А. Трапезникова РАН (ИПУ РАН) в решении различных задач управления разнообразных областей.

1 Концепция PLCS (Product Life Cycle Support) пришла на смену концепции CALS (Continuous Acquisition and Life Cycle Support). Применение PLCS-технологий позволяет эффективно решать проблемы повышения качества оказываемых услуг и следовать общей стратегии непрерывного улучшения бизнеса. деятельности, в том числе автотранспортного комплекса, показывает, что многие проблемы АСУ могут быть решены за счёт применения ИПИ-технологий, автоматизации на всех этапах ЖЦ предприятия [11, 62, 66, 86]. Более того, внедрение ИПИ-технологий является важнейшим направлением в области развития ИТ.

Вопросам логистики автомобильного транспорта посвящены работы Лукинского B.C. [61], Беспалова P.C. [10], Писецкой В. В. [83], Никоновой Н. Г. и Шорикова А. Ф. [71].

Проблемы применения информационных технологий в управлении на АТП рассмотрены в работах Герштейн В. М. и Жигульского К. В. [21], Дауэнгауэра H.A. [28], Лубенцовой B.C. [60], Черкасова О. Н., Ковалева Г. Е., МежоваВ.Е. и Зольникова В. К. [103].

Анализ имеющихся работ показал, что задаче автоматизации управления автотранспортными предприятиями в рыночных условиях уделено мало внимания. Недостаточно разработана теоретическая база по многим вопросам [11, 83]. Особенно недостаточное внимание уделено вопросам оптимального управления заявками на грузоперевозки (далее заявками) с помощью современных информационных технологий как одному из средств повышения эффективности функционирования АТП.

Актуальность задачи управления заявками обусловлена высокой востребованностью услуг АТП в самых разных областях деятельности и характеризуется большим количеством поступающих заявок на грузоперевозки. Актуальность данной задачи особенно проявляется в момент, когда количество поступающих на предприятие заявок входит в противоречие с возможностью их выполнения из-за отсутствия требуемых ресурсов. Решение задачи связано с большим объёмом данных, подлежащих обработке в реальном масштабе времени и не может быть эффективно решено без использования современных подходов, основанных на применении ИТ, в частности АСУ. Основным фактором, влияющим на эффективность управления транспортным предприятием, становятся скорость обработки данных и получение необходимых информационных сведений в условиях интенсивной обработки заявок клиентов.

С точки зрения развития применения информационных технологий в автотранспортном комплексе, можно выделить три этапа внедрения ИТ [11,71]. На начальном этапе происходит автоматизация операций учёта и финансовых расчётов. Автоматизируются задачи материально-технического снабжения, бухгалтерского учёта и др. Главная цель на этом этапе — сокращение численности персонала.

Для следующего этапа — контрольного — характерны стабилизация парка ЭВМ, определение сфер их применения, информационный поиск в глобальных сетях передачи данных, организация локальных сетей на предприятии.

На этих двух этапах преобладает использование информационно-справочных систем.

Третий этап внедрения информационных технологий — интеграционный. Он характеризуется новой организационной основой предприятий, базирующейся на широком применении информационных технологий, использовании сложных корпоративных систем, интегрированных в Интернет. На этом этапе на транспортных предприятиях возникают собственные информационные службы с децентрализованной системой подготовки и обработки данных, широко используются многофункциональные интегрированные информационно-вычислительные системы, специализированные экспертные системы и системы интеллектуального анализа данных для поиска и принятия оптимальных решений. Для этого этапа характерно создание корпоративных сетей, подключение транспортных предприятий к единой глобальной информационной системе, использование технологий электронного документооборота, организация региональных логистических центров.

Выявленные проблемы и трудности, связанные с особенностями функционирования АТП, определили необходимость разработки метода и создания средств поддержки оптимального управления заявками на грузоперевозки на АТП. Это позволило сформулировать цель работы и поставить научную задачу.

Целью настоящей работы является повышение эффективности управления и функционирования малых и средних АТП на основе разработки метода и средств оптимального управления заявками потребителей на грузоперевозки путём динамической настройки ресурсов АТП на экономически выгодные заявки.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решена научная задача, включающая:

• исследование функционирования АТП и существующих производственных связей;

• формальное описание заявки на грузоперевозки;

• разработку метода оптимального управления заявками, включающего в себя математическую модель оптимального управления заявками и алгоритм автоматизированного поиска рационального варианта их удовлетворения;

• разработку методики сбора и обработки данных на АТП, основанную на моделях функционирования АТП;

• разработку инструментальных средств поддержки процедур сбора и обработки данных на АТП и оптимального управления заявками.

Научная новизна работы заключается в следующем:

• выявлены и описаны связи и ограничения процесса выполнения заявки, основанного на учёте имеющихся материальных и трудовых ресурсов АТП;

• выполнено формальное описание заявки на грузоперевозки;

• разработан метод оптимального управления заявками путём динамической настройки ресурсов АТП;

• разработан алгоритм автоматизированного поиска рационального варианта удовлетворения заявок;

• разработана математическая и информационная модель задачи оптимального управления заявками.

Методы исследования. При разработке теоретических положений диссертационной работы использованы аппарат теории множеств, математической логики, методы системного анализа, функционального и информационного моделирования, объектно-ориентированного программирования, теория баз данных.

Практическая ценность:

• разработана методика и средства поддержки сбора и обработки данных в АСУ АТП;

• разработан программный комплекс оптимального управления заявками в рамках АСУ АТП.

Разработанная методика и созданное программное обеспечение внедрены в промышленную эксплуатацию транспортного цеха крупного машиностроительного предприятия ОАО «Завод им. В.А. Дегтярёва» и на автотранспортном предприятии ЗАО «Камион».

Апробация работы. Результаты работы докладывались на III Всероссийской научно-практической конференции 11−12 декабря 2004 г. в Филиале Кемеровского государственного университета в г. Анжеро-Судженске, на I научно-технической конференции молодых учёных и аспирантов 4—7 апреля 2006 г. в ГОУ ВПО «Ковровская государственная технологическая академия имени В.А. Дегтярёва», на заседаниях кафедры.

Публикации. По теме исследования опубликовано 16 работ, среди них 1 монография и 1 статья в научном журнале из перечня ВАК РФ. Разработанные в диссертации методика и алгоритмы использовались при выполнении 2-х хоздоговорных научно-исследовательских работ. Зарегистрировано 3 разработки в общероссийском информрегистре (отраслевой фонд алгоритмов и программ).

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и списка библиографических источников (106 наименований). Работа содержит 142 страницы сквозной нумерации, включая 53 рисунка и 2 таблицы.

Выводы к главе 4.

1. Разработана АСУ АТП, позволяющая вести учёт эксплуатации и ремонта агрегатов, кадровый учёт, справочник клиентов АТП, ввод и обработку путевых листов, складской учёт, учёт ТС и эксплуатации шин, управление заявками.

2. Проведена апробация разработанного метода и инструментальных I средств оптимального управления заявками АТП и показана их эффективность при решении практических задач. Функционирование разработанной АСУ АТП позволило наглядно проследить взаимосвязь имеющихся на предприятии ресурсов и обязательств перед клиентами, а также продемонстрировать эффективность предложенного метода решения задачи оптимального управления заявками в зависимости от имеющихся ресурсов.

3. Внедрение АСУ в промышленную эксплуатацию позволило сократить время обслуживания клиентов и увеличить объёмы оказываемых услуг по грузовым автоперевозкам на АТП.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Главным результатом работы являются разработанные метод и средства повышения эффективности функционирования автотранспортного предприятия на основе оптимального управления заявками на грузоперевозки путем динамической настройки ресурсов предприятия. Внедрение результатов работы позволяет значительно повысить эффективность процессов управления и функционирования АТП, увеличить производительность предприятия и, в конечном итоге, достичь экономический эффект.

Выполненные исследования и практическая работа позволили получить следующие выводы и результаты:

1. Решена актуальная задача повышения эффективности управления п функционирования АТП на основе разработки метода и средств оптимизации управления заявками потребителей на грузовые автоперевозки, имеющей существенное значение для автоматизации управления в автотранспортном комплексе.

2. Выявлены и описаны связи и ограничения процесса выполнения заявки, основанного на учёте имеющихся материальных и трудовых ресурсов и возможностей принятия адекватных решений.

3. Разработана математическая модель задачи оптималыюго управления заявками, особенностью которой является формализованное описание и представление объектов задачи в виде последовательно формируемых сущностей: заявка, модель заявки, производственная модель заявок.

4. Разработан метод оптимального управления заявками, особенностью которого является динамическая настройка ресурсов АТП на экономически выгодные заявки потребителей.

5. Разработан алгоритм автоматизированного поиска рационального варианта удовлетворения заявок, позволяющий в соответствии с заданными ограничениями найти требуемую производственную модель удовлетворения заявок, а также информационная модель оптимального управления заявками.

6. Разработан программный комплекс повышения эффективности управления АТП. Произведена апробация разработанного метода и построенного на его основе программного обеспечения. Показана их эффективность при решении практических задач на автотранспортных подразделениях ряда машиностроительных предприятий.