1.3.5. Методы математического программирования

В справочнике проектировщика АСУТП дана следующая классификация методов математического программирования:

- линейное программирование ( для задач большой размерности, транспортной задачи, обобщённой задачи в сетевой постановке, целочисленной задачи, распределительной задачи)

- динамическое программирование;

- метод множителей Лагранжа;

- градиентные методы оптимизации;

- метод покоординатной оптимизации;

- выпуклое программирование;

- комбинаторное программирование;

- нелинейное программирование.

Экстремальные задачи классифицируются так:

- по математической сути (синтез или программное управление;

- по виду критериев оптимальности (однокритериальные и многокритериальные);

- по виду управляющих воздействий (детерминированные или стохастические;

- по характеру ограничений (оптимального управления или математического программирования).

На железнодорожном транспорте методы математического программирования применяются редко. Наиболее распространён метод линейного программирования. В задачах внутрисуточного планирования работы хозяйства перевозок используется метод комбинаторного программирования.

.

1.4. Программное обеспечение

Программное обеспечение любой АСУ подразделяется на пять типов:

- общесистемное (для обеспечения функционирования ЭВМ, её составных частей и межсетевого взаимодействия, поддержания условий безопасности информации; используется всегда с каким то другим типом программного обеспечения);

- прикладное ( для решения функциональных задач, обеспечивающих экономический эффект);

- системы разработки (для разработки прикладных программ по задаваемым алгоритмам и структурам баз данных);

- системы управления базами данных (для создания , наполнения, обновления и удаления электронных хранилищ информации;

- экспертные системы.

Прикладное программное обеспечение делится на две группы: общего назначения и специализированное. К программам общего назначения относится пакет Microsoft Office. Он включает в свой состав Outlook, Word, Exel, Power Point, Access, Front Page, Publishtr, Project. К специализированному программному обеспечению относится система MATLAB, включающая в свой состав 50 пакетов, написанных на разных языках высокого уровня, а также 250 приложений, разработанных более чем 170 партнёрами фирмы Math Works Partner Products.

К специализированным прикладным программам относятся также программы, реализующие функции информатизации эксплуатационного персонала железнодорожного транспорта.

1.5. Техническое обеспечение

Техническое обеспечение – это прежде всего комплекс технических средств, применяемых для функционирования под управлением программ в части сбора, передачи, регистрации, подготовки, обработки, защиты данных и отображения информации. Структура комплекса технических средств отображает соединение всех аппаратных средств между собой каналами связи. К техническим средствам относятся также различные сооружения, оборудование вычислительных центров, первичные системы электроснабжения, вентиляции, канализации и т.п.

Вычислительная сеть – это совокупность ПЭВМ, соединённая определённым образом и работающая под управлением сетевого программного обеспечения. Причины создания и развития вычислительных сетей подразделяются на функциональные и экономические. Функциональные причины – это стремление соединить АРМы единиц персонала, связанных между собой в процессе функционирования. Экономические причины – стремление к экономии памяти и технических средств

В АСУЖТ используется исторически сложившаяся сеть железнодорожной связи. Для организации передачи данных применяются так называемые модемы (модуляторы-демодуляторы), которые выполняют три функции:

- согласование ЭВМ с каналом связи;

- защиту передаваемой информации от ошибок;

- передачу битов информации.

. К системам передачи данных предъявляются требования по своевременности , достоверности и пропускной способности. Каналы связи классифицируются по следующим признакам:

- вид сигнала (аналоговые и цифровые);

- использование среды переноса сигнала (радиоканал или проводной);

- скорость передачи данных (низко- , средне- и высокоскоростные);

- способ коммутации (коммутируемые и выделенные).

При централизованном управлении выделяется одна или несколько ПЭВМ, управляющих обменом данных. Их называют файл-серверами или серверами баз данных. Обращение с одного АРМа (рабочей станции) к другому возможно только через сервер. При децентрализованном управлении такое обращение возможно. Смешанное управление достигается в архитектуре «Клиент-сервер».

Интернет это всемирная компьютерная сеть, так называемая паутина. Она состоит из множества других сетей, обслуживающих университеты, организации, предприятия и даже школы. Интернет выполняет три основные функции:

- предоставление запрашиваемой информации:

- передачу почты между корреспондентами;

- речевую и видеосвязь абонентов в масштабе реального времени;

Услуги Интернета представляют провайдеры – операторы сетей связи, которые подключают абонентов к своему серверу. Для получения статуса абонента необходимо создать хотя бы один виртуальный почтовый ящик с уникальным электронным адресом и оплатить услуги провайдера на какой-то период времени.

Электронный адрес состоит из четырёх частей:

- имя пользователя (фамилия, псевдоним, кличка или просто какое-то вымышленное слово);

- разделительный знак, именуемый собакой;

- имя сервера провайдера (yandex, rtambler, mail и т.д.);

- имя России – или домен, обозначаемый, как «ru».

Для открытия сеанса работы в Интернете необходимо запустить программу просмотра, именуемую браузером. В настоящее время используется браузер под именем «Explorer». Для входа в почтовую программу имеется несколько способов. Один из них – это запуск программы-оболочки, именуемый «Outlook». С помощью этой программы можно готовить и отправлять письма в различные адреса, а также получать почту с других адресов.

Существуют также корпоративные сети, в частности сеть ОАО «РЖД», именуемая «Интранет». Она организована аналогично сети Интернета, но никак с ним не связана.

2. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

2.1. Общие вопросы

2.1.1. Особенности информационных систем и технологий,

функционирующих в ОАО «РЖД» (слайд 2.1)

Информационные системы и технологии носят на себе отпечатки особенностей того объекта, который они обслуживают. Информационные технологии, обслуживающие транспорт, отражают особенности нашего транспорта так же, как сам транспорт отражает особенности России.

Россия отличается от многих стран мира размером своей территории, наличием больших запасов сырья и топлива и разбросанностью пунктов их добычи и потребления. Поэтому железнодорожный транспорт отличается большими протяжённостями линий, разветвлённостью железнодорожной сети и сырьевым характером перевозимых массовых грузов.

Соответственно этому перевозочный процесс обладает значительным количеством регулируемых параметров, использование которых открывает большие возможности для оптимизации перевозок.

Второе определяющее отличие России состоит в историческом развитии её политической системы. Дело в том, что до 60-х годов кибернетика в СССР считалась лже­наукой, а до 90-х годов наша экономика развивалась по директивным планам. Поэтому для расчёта различных вариантов выполнения поездной и грузовой работы не было научных разработок, не было технических и программных средств, а без них оперативный персонал был не способен в режиме реального времени принимать оптимальные решения. И это не было нужно, т.к. при директивном планировании считалось, что никаких других вариантов не существует кроме тех, которые определены партией и правительством.

При такой постановке вопроса все критерии сводились к идеологическим установкам, по которым организовать решение оптимизирующих задач невозможно. А вся автоматизация управления сводилась к организации работы по заранее установленным нормативам: плану формирования поездов и графику движения. Это позволяло отказаться от рассмотрения альтернативных вариантов и упрощало работу оперативного персонала.

До сего времени многие информационные технологии остались нацеленными на выполнение задаваемых нормативов. Чем это плохо ? А тем, что можно выполнять нормативы и в то же время не при­носить никакой прибыли.

Что ещё характерно для наших информационных технологий ? То, что они обеспечивают только режим информационно-справочного обслуживания. Получив оп­ределённые справки, пользователь должен сам принимать решение и доводить его до исполнителей. А потом он должен контролировать исполнение этого ре­шения с помощью аналогичных справок..

Обратите внимание на то, что исполнение графика строго контролиру­ется и за отклонения исполнителей наказывают. А вот процесс постановки поезда на график остаётся не автоматизированным и полностью определяется диспетчером. В этих условиях можно добиваться точного исполнения графика и, в то же время, выполнять перевозки с большими затратами по сравнению с тем, какие затраты могли бы быть при автоматизированном управлении.

Сегодня вся нагрузка и ответственность за качество планирования лежит на диспетчерском аппарате всех уровней. А этот аппарат как раз и состоит из инженеров по специальности «Организации перевозок и управления на транспорте». Они должны компенсировать то, чего мы не имеем пока в области автоматизации.

Если сравнивать Россию с развитыми странами, то мы заметим отставание от таких стран, как США, Япония и Франция по уровню автоматизации процессов оперативного планирования. Но сравнивать тоже надо умело. В этих и других странах нет большой необходимости заниматься вопросами оптимизации перевозочного процесса ввиду отсутствия такого количества регулируемых параметров, как у нас, и невозможности получения такого большого эффекта, который может быть получен у нас.

Следующими особенностями отечественных информационных технологий являются:

- достижение наибольшей (по сравнению с другими уровнями) степени автоматизации на уровне поездного диспетчера;

- достижение наивысшей (по сравнению с другими странами) степени защиты в области безопасности движения;

- применение четырёхуровневой организационной структуры хозяйства перевозок;

- снижение оперативности принятия решений с повышением уровня организационной структуры