АСУ как инструмент оптимизации

Добиться оптимизации при решении логистических задач можно при сохранении баланса интересов всех участников транспортного процесса в производственных, информационных, финансовых, социальных и других аспектах. Одним из вариантов является оптимальность по Парето, соблюдающая принцип «улучшения частности без ухудшения общей ситуации». Но подобное решение невозможно без комплексного подхода.

В виде параметров оптимизации предлагается рассмотреть следующие качественные показатели транспортировки:

1 - временной критерий –T (time);

2 - критерий уровня дополнительных услуг –S (service);

3 - критерий стоимости – P (price).

Справедливой будет следующая формализация:

где: К₁ – коэффициент погрешности, который устанавливает временные рамки доставки.

При этом наиболее сложными для расчёта являются интермодальные перевозки, для которых расчетные требования будут определены по формуле:

где:

αn – постоянный коэффициент для данной транспортировки, который учитывает квазистабильные особенности перевозки, а именно вид груза, сезонность, время суток и т. д.;

αp – постоянный коэффициент для данной транспортировки, который учитывает количество и особенности процесса погрузки / разгрузки;

K_n– коэффициент, который в процентном отношении учитывает сроки доставки одним видом транспорта;

T_n– время доставки на одном «плече» маршрута, одним видом транспорта;

T_p – время разгрузки / погрузки;

n - количество «плеч» транспортировки;

p – количество разгрузок/погрузок.

По аналогии с телефонией под основной услугой можно подразумевать прямую транспортную функцию, то есть сам физический процесс доставки «от двери до двери». Тогда при процессе транспортировки дополнительные услуги отражают основную конкурентную особенность выполняющего их транспортного оператора. К ним можно отнести такие дополнительные условия транспортировки как:

· обеспечение простого и удобного оформления комплекта транспортной документации;

· гарантированное обеспечение требуемого режима (комфортность, температура, влажность, вибрация и др.) доставки и обеспечение безопасности (полной сохранности);

· комплектность, доступность и культуру обслуживания исполнителей транспортировки;

· предоставление текущей оперативной информации (мониторинг) об ожидании и проведении транспортировки.

При этом суммарный уровень дополнительных услуг можно достаточно условно представить как сумму различных дополнительных услуг по каждому «плечу» доставки, но абсолютный уровень каждого вида услуг равен минимальному уровню «плечевого» значения этой услуги.

В формальном виде:

Стоимостные критерии в режиме рыночной экономики определены по мере их уровня, декларируемого исполнителями транспортировки в конкретном «поле транспортировки». При дальнейшем развитии виртуальной транспортной логистики, то есть при создании в Интернете обширной сети информационных логистических центров, этот уровень для грузовых перевозок будет определяться действующими предложениями фрахтовой биржи. На практике применяются разные подходы к моделированию создания эффективных логистических систем и повышению результативности их использования.

Таким образом, автоматизации с целью оптимизации подлежат следующие фазы транспортного процесса:

· поиск и оформление заявок на транспортировку;

· обеспечение транспортной инфраструктуры (кадры, транспортные средства, упаковка и др.);

· маршрутизация и мониторинг;

· активирование выполнения перевозки.

Основным элементом автоматизации транспортного процесса является информационный центр транспортной логистики. Схема его информационного обеспечения приводится на рис. 6.7.

Рис. 6.7. Структурная схема регионального ИЦТЛ

Так, региональный центр транспортной логистики (ЦТЛ) состоит из следующих компонентов:

· локальная сеть АРМ и БД;

· подсистема обеспечения информационной безопасности;

· подсистема обеспечения связи с клиентами;

· подсистема учёта оплаты услуг центра.

Набор АРМ определяется кругом задач стоящих перед ЦТЛ. В тоже время как указывалось выше, любой ЦТЛ должен выполнять некоторый традиционный набор функций:

· обработку запросов;

· оптимизацию выбираемых решений;

· контроль и оперативное управление транспортировками;

· администрирование работы центра и др.

На рисунке приводится вариант сети АРМ, обеспечивающих выполнение этих функций. Средой обмена данными между клиентами ЦТЛ является Интернет. Через эту глобальную сеть осуществляется:

· сбор заявок и других документов регламентирующих условия транспортного процесса;

· обмен данными с транспортными средствами в режиме мониторинга;

· передача информации другим региональным информационным структурам.

Степень эффективности внедрения логистических АСУ, как указывалось выше, напрямую зависит от:

· грамотного обследования объекта автоматизации,

· концептуальной проработки её внедрения;

· использования современных информационных технологий.

Также следует знать, что подчас эффективность внедрения следует учитывать не в прямых, а в косвенных показателях. Например, повышение качества обслуживания, узнаваемость марки предприятия, сокращение накладных расходов и др.

Для многих разработчиков и практиков термин оптимизации стал синонимом дискредитации. Однако если не замахиваться на высоты динамической оптимизации, то реальный эффект статической оптимизации всё же достигается.

На рис. 6.8 представлено процентное соотношение затрат и эффектов для основных уровней управления по данным Yokogawa Electric Corporation, TI 36J06D10-01E, “Advanced process control solutions”, October 2001.

При этом первичное внедрение РСУ (начальные инвестиции) характеризуется этапом – «Базовая система управления», которому соответствует:

· Повышение безопасности эксплуатации;

· Снижение эксплуатационных издержек;

· Более стабильное качество продукции;

· Повышение эффективности работы операторов.

Результат – 30 % потенциальной прибыли от 70 % затрат.

На втором этапе реализуются перспективные возможности РСУ (реальные преимущества пользователя) – «Усовершенствованное управление», которому соответствует:

· Полное использование функциональных возможностей;

· Максимальная стабильность и рентабельность установки (APC, оптимизация);

· Оптимальная интеграция с уровнем управления производством;

· Уменьшение воздействия на окружающую среду.

Результат – 70 % потенциальной прибыли от 30 % затрат.

На рис. 6.9 представлено процентное соотношение затрат и эффектов для основных уровней управления по данным фирмы Honeywell.

	Рис. 6.9. Возврат инвестиций (по данным фирмы Honeywell)

При этом первичное внедрение РСУ (начальное капиталовложение) характеризуется этапом – «Базовое и связное управление», которому соответствует:

· Повышение безопасности эксплуатации;

· Снижение эксплуатационных издержек;

· Более стабильное качество продукции.

Результат – 22 % потенциальной прибыли от 80 % затрат.

На втором этапе реализуются дальнейшее развитие РСУ (реальная прибыль заказчика - инвестора) – «Усовершенствованное управление», которому соответствует:

· Полное эффективное управление процессом;

· Максимизация стабильности и рентабельности установок (APC);

· Оптимальная интеграция с уровнем управления производством;

· Улучшение экологических показателей.

Результат – 78 % потенциальной прибыли от 20 % затрат.

Для определения наиболее рискованных этапов с точки зрения возвратности инвестированных средств, необходимо оценивать процентное отношение рисков различных этапов внедрения АСУ, приведённые на рис. 6.10.

Эксплуатация и обслуживание – 15 %

Пуско-наладка и приёмка – 6%

Проектирование и внедрение – 15 %

Рис.6.10. Структура внедрения АСУ

Спецификация системы – 44 %

Текущие изменения системы – 20 %

АСУ на транспорте

Использование АСУ в транспортном комплексе многогранно и варьируется от систем противоаварийной защиты (ПАЗ) до распределённой системы управления (РСУ) транспортным процессом. При этом использование АСУ можно классифицировать в разных плоскостях:

· По видам транспортных средств (рис. 6.11);

· По функциональному использованию (рис. 6.12);

· По территориальному принципу (рис. 6.13).

От вида транспорта зависят технологические и эксплуатационные характеристики, в первую очередь, мобильных модулей (датчики, устройства передачи, исполнительные элементы). При этом значительные проблемы связаны с источниками электропитания мобильных модулей. Это жёсткие климатические условия, длительное время автономной работы и часто необходимость обеспечения большого тока потребления.

Отличие АСУ транспортного процесса от их функционального использования в основном сказывается на организационном, техническом и информационном обеспечении устройств (комплексов) принятия решения. Сложные и профессионально ориентированные АРМ, обеспечивающие обработку большого массива данных, выработку решения как результат реализации сложного многовариантного алгоритма, и формирование своевременного и адекватного сигнала воздействия, предъявляют повышенные требования к профессиональной подготовке персонала, обеспечивающего эксплуатацию этих систем.

В режиме эксплуатации АСУ характерны условия изменения состояния объектов управления, которое с течением времени происходит в результате внутренних процессов и взаимодействия с внешней средой. В результате такого поведения АСУ важно соблюдение следующих принципов, в разной степени реализуемых в системах различной сложности:

· Эмерджентности, то есть целостности системы на основе общей структуры, когда поведение отдельных объектов рассматривается с позиции функционирования всей системы;

· Гомеостазиса – обеспечение устойчивого функционирования системы и достижения общей цели;

· Адаптивности к изменениям внешней среды и управляемости посредством воздействия на элементы системы;

· Обучаемости – путём изменения структуры системы в соответствии с изменением её целей.

По своему предназначению АСУ может обеспечить выполнение каждой из приведённых ниже функций или набора из них:

· Планирования – то есть определения цели функционирования объекта управления на различные периоды времени;

· Учёта – фиксирование состояния объекта управления в результате текущих процессов;

· Контроля – определение отклонения учётных данных от плановых критериев;

· Оперативного управления – осуществляется регулирование всех процессов через воздействие на объект управления с целю исключения возникающих в учётных данных отклонений;

Анализа – определение тенденций в работе объекта управления и окружающей его среды для планирования алгоритма управления на следующий временной период.

		АСУ транспортным процессом

		Рис. 6.12. Классификация АСУ транспортным процессом

Номенклатура современных АСУ может быть классифицирована по следующим типам:

· ПЛК –Программируемые логические контроллеры (PLC – Programmable Logic Controllers). Компактные технические устройства, изначально предназначавшиеся исключительно для логического управления дискретными процессами и операциями.

· СКАДА –(SCADA – Supervisory Control and Data Acquisition) – специализированные программно-технические средства, изначально предназначавшиеся исключительно для сбора информации и слежения за состоянием оборудования на значительном удалении средствами телеметрии.

РСУ – (DCS – Distributed Control Systems) – системы управления на базе специальной вычислительной техники, предназначенные для использования исключительно в технологических процессах.

	Рис. 6.13. Классификация АСУ по территориальной принадлежности

В соответствии с территориальной принадлежностью АСУ транспортного процесса имеет различный уровень объёма обрабатываемой информации, а также неравноценные возможности решения проблем по её сбору и передаче от датчиков съёма первичных данных до устройства принятия решения. Это определяется как экономическим, так и социальным состоянием данного региона.

Построение и эксплуатация АСУ транспортного процесса для решения каждой конкретной задачи и для каждой организационной структуры имеет сугубо специфические особенности.

Рассмотрим практическое использование АСУ в различных сферах, показывающих особенности всех принципов их построения и эксплуатации:

1. Трёхмодульная система диспетчеризации региональных контейнерных автоперевозок;

2. Автоматизированное управление работой терминала (склада);

3. Автоматизированная система диспетчеризации пассажирского наземного транспорта;

4. Электронный паспорт организации дорожного движения региона;

5. Автоматизированная система управления и контроля доступа на автотранспортное предприятие.