Лекции по дисциплине «Использование вычислительной техники на автомобильном транспорте»

Целью преподавания дисциплины является получение студентами знаний по использованию вычислительной техники на автомобильном транспорте.

В результате изучения дисциплины студент должен знать:

• Задачи в области технической эксплуатации автомобилей, перевозок и организации движения;

• Методы решения задач автомобильного транспорта с применением вычислительной техники;

• Автоматизированные системы управления (АСУ) автомобильным транспортом.

Студент должен уметь:

• Выбирать и анализировать имеющиеся методики, модели, алгоритмы для решения задач автомобильного транспорта;

• Создавать математические модели для задач автомобильного транспорта;

• Решать задачи автомобильного транспорта с применение вычислительной техники

Литература:

6. Курицкий Б.Я. Поиск оптимальных решений средствами Excel 7.0. – Спб.: BHV – Санкт-Перербург, 1997 – 384с.: ил.

7. Гарнаев А.Ю. Использование MS Excel и VBA в экономике и финансах. - СПб.: БХВ - Санкт-Перербург, 2000. – 336с.: ил

8. Б.П. Демидович, И.А. Марон и др. Численные методы анализа., М:, «Наука», 1967г., 368с., ил

9. А.В. Кузнецов, В.А.Сакович, Н.И. Холод. Высшая математика. Математическое программирование., Минск, «Вышэйшая школа», 1994г.286 с., ил

10. А. Б.Николаев. Автоматизированные системы обработки ин формации и управления на автомобильном транспорте: учеб. для сред. проф. образования / А. Б. Николаев [и др.] ; под ред. А. Б. Нико лаева. – М. : Академия, 2003. – 224 с

СОДЕРЖАНИЕ:

1 Автомобильный транспорт, как объект управления.

1.1 Автомобильный транспорт - сложная система.

1.2 Управление процессами на автомобильном транспорте

1.3 Основные типы задач, решаемых на предприятиях автомобильного транспорта

2. Регрессионный анализ результатов экспериментов.

2.1. Эмпирические функции регрессии

2.1.1 Постановка задачи

2.1.2 Метод наименьших квадратов.

2.1.3 Алгоритм определения параметров эмпирической формулы методом наименьших квадратов в Excel.

2.1.4 Определение уравнений регрессии с помощью функций EXCEL

3. Задачи оптимизации.

3. 1 Общий случай задачи оптимизации

3.2 Краткая классификация методов математического программирования.

3.3 Формы записи задач линейного программирования.

3.4 Примеры задач линейного программирования.

3.4.1 Задача о наилучшем использовании ресурсов.

3.4.2 Задача о распределении заказа.

3.4.3 Задача о назначениях

2.4.4Транспортная задача.(Постановка задачи. Закрытая модель. Открытая модель. )

13 Автомобильный транспорт, как объект управления.

Автомобильный транспорт - сложная система. Под системой понимается совокупность элементов (подсистем), находящихся во взаимодействии и образующих определенную целостность.

Примеры системы различной сложности:

• автомобиль, состоящий из ряда агрегатов;

• бригада, включающая несколько исполнителей;

• автомобильный транспорт, состоящий из совокупности АТП и других организаций и предприятий;

• транспортный комплекс, складывающийся из автомобильного, железнодорожного и других видов транспорта.

На автомобильном транспорте принят курс на разработку и широкое внедрение автоматизированных систем управления.

Примеры: ПЕРЕЙТИ К СТР.87

Когда управление осуществляется в крупномасштабном плане и управлять сложно, используют ЭВМ.

Автомобильный транспорт (AT) занимает важное место в экономике страны. Его работа пронизывает практически деятельность всех отраслей народного хозяйства, оказывая большое влияние на уровень их эффективности.

Транспортная система любого государства, являясь отраслью материального производства, обеспечивает существование и совершенствование экономики в целом, а также поддержание и улучшение уровня благосостояния населения. Развиваясь вместе с человеком, транспорт постоянно совершенствовался, изменялись его характеристики и структура.

В настоящее время транспортная система представляет собой совокупность перевозочных средств, путей сообщения, средств управления и связи, а также различных технических устройств, механизмов и сооружений, обеспечивающих их работу.

В зависимости от используемых перевозочных средств и путей сообщения транспортная система подразделяется на отдельные виды транспорта:

• железнодорожный,

• автомобильный,

• водный,

• воздушный и

• трубопроводный.

С одной стороны, каждый из перечисленных видов транспорта — это подсистема общей транспортной системы государства, с другой — он сам является системой, состоящей из различных элементов (подсистем).

Например, автомобильный транспорт включает такие подсистемы, как дорожные средства, материально-техническую базу автотранспортных предприятий (АТП) или предприятий автосервиса (ПАС), кадровый состав и т.д.

В свою очередь, и эти подсистемы можно представить как системы более низкого уровня, состоящие из подсистем. В частности, дорожный транспорт состоит из различных транспортных средств, предназначенных для эксплуатации преимущественно на автомобильных дорогах общего пользования всех категорий.

Основа дорожного транспорта — автомобиль, который характеризуется как механическое транспортное средство, приводимое в движение источником энергии, имеющее не менее четырех колес, расположенных как минимум на двух осях, предназначенное для движения по дорогам и используемое для перевозки людей и (или) грузов, буксирования других транспортных средств и выполнения специальных функций.

Автомобиль, в свою очередь, тоже можно представить как систему более низкого (чем дорожный транспорт в целом) уровня, состоящую из подсистем:

• двигателя,

• трансмиссии,

• подвески,

• рулевого управления,

• тормозной системы и т.д.

Подобное разбиение на подсистемы более низкого уровня можно проводить до представления автомобиля в виде отдельных деталей. Последние будут характеризоваться набором общих и (или) специфических свойств, перечнем действующих на них факторов и функциональными связями с другими элементами.

Аналогично можно рассматривать и совокупность автомобилей, работающих на каком-либо автотранспортном предприятии. Однако набор характеризующих их свойств, перечни действующих факторов и функциональные связи будут несколько другими.

Таким же образом можно рассматривать и другие подсистемы автомобильного транспорта (AT): материально-техническую базу, кадровый состав и т.п.

Необходимо отметить, что все процессы, происходящие на транспорте в целом и на автомобильном транспорте в частности, происходят в пространстве и во времени, а это означает, что постоянно изменяются свойства подсистем, перечни и значения действующих на них факторов, количество, направление и сила возникающих между подсистемами связей.

Поэтому автомобильный транспорт можно идентифицировать как сложную динамическую систему, состоящую из зависимых и независимых подсистем, постоянно действующих и изменяющихся.

Каждая из подсистем рассмотренного дерева иерархий должна выполнять заданные функции с требуемой эффективностью и надежностью. И всегда желательно, чтобы показатели эффективности и надежности были наилучшими. Опыт свидетельствует о том, что этого можно добиться, если имеющаяся информация о подсистеме и ее свойствах, возможность управления ею обеспечивают перевод системы в режим оптимального функционирования с учетом влияния подсистем более высокого и более низкого уровней. Другими словами, подсистема должна быть хорошо изучена и управляема с учетом влияния внешней среды.

Уже на начальном этапе развития автомобильного транспорта исследователями и практиками ставились задачи улучшения показателей его функционирования. Однако малая численность автомобилей приводила к тому, что системный подход заменялся изучением и улучшением свойств только самого автомобиля и его систем с учетом влияния максимально ограниченного перечня внешних факторов.

С увеличение количества автомобилей и совершенствованием в целом структуры автомобильного транспорта возникла необходимость представлять его как более сложную систему, иерархически организованную и целенаправленно функционирующую совокупность большого числа взаимосвязанных элементов, характеризуемых рядом признаков:

• взаимодействием с внешней средой и другими системами;

• структурой входящих в нее подсистем более низкого уровня;

• вхождением ее в системы более высокого уровня.

Современный уровень развития науки и техники требует создания и анализа еще более сложных схем (моделей) автотранспортной системы, адекватно описывающих происходящие в ней процессы и позволяющих повышать эффективность ее работы.

Один из возможных вариантов автомобильной системы может быть представлен в следующем виде (рис 1.1)

Внешняя среда представляется уже как комплекс действующих факторов. На схеме представлены и результаты деятельности автотранспортной системы: перевозка грузов и пассажиров и влияние транспорта на персонал и окружающую среду. Все элементы схемы прямо или опосредованно взаимосвязаны.

.

Комплексы действующих факторов внешнейи среды
а	b	…	n

Социально- полити- ческая ситуация в стране		Автомобильный транспорт								Уровень эконо- мическо- го развития государства
		Дорожный транспорт	Материально – техническая база	Кадровый состав	Матери- ально – техническое обеспечение	Организация и технология работ по обслуживанию и ремонту	Организация и технология перевозочного процесса	Правовое обеспечение и финансовое регулирование

Рисунок 1.1 – Схема функционирования автомобильного транспорта

На основании вышеизложенного можно сделать следующие выводы:

• Существует необходимость глубокого и всестороннего изучения функционирования уже существующих систем и подсистем дерева иерархий автомобильного транспорта с целью их перевода в оптимальное состояние с учетом воздействия внешней среды и имеющихся ограничений. Поскольку количество рассматриваемых подсистем может быть большим, а их деятельность — достаточно разнообразной, изучение должно быть комплексным и проводиться с использованием системного подхода. Очевидно, что частные аспекты такого изучения могут опираться на отработанные методы анализа, включающие проведение экспериментальных и теоретических исследований.

• Полученные результаты анализа необходимо использовать для управления рассматриваемых систем и подсистем автомобильного транспорта, обеспечивая их функционирование в оптимальных или близких к ним режимах. Сам процесс управления также должен осуществляться на принципах системного подхода, при котором комплексно решаются псе рассматриваемые задачи.

• При синтезе новых или модернизации существующих систем или подсистем необходимо использовать современные методы исследований, в частности моделирование, которое позволяет снижать время и затраты на оценку предлагаемых решений (натуральный эксперимент может длиться годами), сопоставлять альтернативные варианты. Составляющие процесса моделирования могут опираться на те же или другие отработанные методы экспериментальных и теоретических исследований. Это означает, что некоторые задачи анализа и синтеза подсистем и систем низкого уровня могут решаться более простыми методами, а формирование стратегии управления и синтез систем сложного уровня — только на основе системного подхода.