На правах рукописи

Гоголин Сергей Сергеевич

Организация баз данных СИСТЕМЫ мониторинга технико-экономических показателей предприятий промышленности и транспортного комплекса

Специальность 05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва - 2008

Работа выполнена в Московском автомобильно-дорожном институте (государственном техническом университете)

Ведущая организация: Российский научно-исследовательский институт информационных технологий и систем автоматизированного проектирования (Рос НИИ ИТ и АП), г.Москва.

Защита состоится 21 января 2009г. в 10.00 на заседании диссертационного совета Д212.126.05 Московского автомобильно-дорожного института (государственный технический университет) по адресу: 125319, ГСП А-47, Москва, Ленинградский пр., д.64.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАДИ(ГТУ)

Текст автореферата размещен на сайте Московского автомобильно-дорожного института (государственного технического университета):www.madi.ru

Автореферат разослан 19 декабря 2008г.

Отзыв на автореферат в одном экземпляре, заверенный печатью, просим направлять в адрес совета института

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат технических наук, доцент Михайлова Н.В.

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы

Современный организационный и технологический уровень предприятий промышленности и транспортного комплекса в первую очередь определяется возможностью оперативного и динамичного управления производственными процессами. Текущая ситуация определяет необходимость автоматизации технологических процессов, начиная с формирования портфеля заказов и, заканчивая оперативным управлением производственной деятельностью, что невозможно без использования системы мониторинга, основанной на распределенной базе данных. Кроме того, для успешной деятельности предприятий требуется проведение всестороннего анализа деятельности, как самого предприятия, так и предприятий-смежников. Рассмотрение всего спектра вопросов просто невозможно без использования новых информационных технологий.

Перспективный план развития любого предприятия в предстоящий период предусматривает активное внедрение информационно-коммуникационных технологий, разработку и внедрение программно-математических методов и средств автоматизации сбора, обработки и выдачи информации, необходимой для принятия управленческих решений.

Все это делает актуальным решение задач создания системы мониторинга с использованием современных методов аналитической обработки данных и инструментальных средств формирования баз данных.

Предметом исследования являются технологии сбора, передачи и аналитической обработки данных о технико-экономических показателях функционирования предприятий промышленности и транспортного комплекса с использованием систем баз данных.

Цель и основные задачи исследования

Целью работы является автоматизация системы оперативного контроля технико-экономических показателей предприятий на основе создания формализованных методов и информационных моделей, а также использования распределенной структуры баз данных в рамках единого программно-моделирующего комплекса оценки эффективности производственной деятельности.

Для достижения данной цели в работе решаются следующие задачи:

• системный анализ технико-экономических показателей функционирования предприятий промышленности и транспортного комплекса;
• разработка структуры системы мониторинга на основе технологий визуализации и аналитических методов статистической обработки данных;
• разработка методов преобразования данных табличного вида в реляционные модели данных;
• разработка методов и средств формирования открытой структуры баз данных на основе категорного подхода;
• реализация программно-моделирующего комплекса распределенной информационной системы мониторинга.

Методы исследования

При разработке формальных моделей компонент системы мониторинга в диссертации использовались методы общей теории систем и классический теоретико-множественный аппарат, реляционная алгебра, реляционное исчисление, исчисление предикатов, теория множеств, алгебра логики, теория операторов, теория алгоритмов. Анализ технико-экономических показателей транспортных предприятий проводился на реальных статистических данных, обработка которых проводилась с помощью методов регрессионного, факторного, кластерного и других современных методов многомерного статистического анализа с использованием математических и статистических пакетов.

Научная новизна

Научную новизну работы составляют методы и модели автоматизации системы оперативного контроля технико-экономических показателей предприятий промышленности и транспортного комплекса.

На защиту выносятся:

• метод решения задачи согласования объемов производства и транспортировки;
• методы преобразования данных табличного вида в реляционную модель данных;
• структура базы данных системы мониторинга технико-экономических показателей;
• формализованные категорные модели динамического формирования структуры базы данных.

Достоверность научных положений, рекомендаций и выводов

Обоснованность научных положений, рекомендаций и выводов определяется корректным использованием современных математических методов и моделей, предварительным статистическим анализом динамики технико-экономических показателей отдельных предприятий, а также согласованностью результатов аналитического и имитационного моделирования. Достоверность положений и выводов диссертации подтверждена положительными результатами внедрения результатов работы на ряде предприятий.

Практическая ценность и реализация результатов работы

Научные результаты, полученные в диссертации, доведены до практического использования и представляют непосредственный интерес в области автоматизации формирования базы данных и выработки новых форм визуализации данных по динамике технико-экономических показателей. Разработанные методы и алгоритмы прошли апробацию и внедрены для практического применения на ряде предприятий, а также используются в учебном процессе в МАДИ(ГТУ).

Апробация работы

Содержание отдельных разделов и диссертации в целом было доложено и получило одобрение:

• на Российских и межрегиональных научно-технических конференциях и семинарах (2005-2008гг.);
• на совместном заседании кафедр АСУ и Менеджмент МАДИ(ГТУ).

Совокупность научных положений, идей и практических результатов исследований в области автоматизации предприятий транспортного комплекса составляет актуальное направление исследований в области создания систем оперативного контроля и управления предприятиями промышленности и транспортного комплекса.

Содержание работы

Структура работы соответствует списку перечисленных задач, содержит описание разработанных методов, моделей и методик.

Во введении обосновывается актуальность работы. Рассматриваются основные проблемы создания базы данных системы мониторинга. Сформулирована цель работы и основные задачи. Приведено краткое описание содержания глав диссертации.

В первой главе диссертации проводится системный анализ структуры управления транспортным звеном промышленных предприятий. Вводится иерархия целей, что позволяет структурировать направления исследований. Предполагается, что главной целью является обеспечение своевременного и комплектного завершения производственных работ в соответствии с хозяйственными договорами при минимизации затрат на достижение этой цели. Рассматриваются локальные и глобальные цели повышения эффективности технологических процессов, автоматизация которых повысит их организационно-технический уровень.

Как правило, на крупных предприятиях или объединениях существуют свои транспортные отделы, хотя возможно привлечение транспортных средств из специализированных транспортных компаний на условиях аренды. Структура транспортного звена должна быть достаточно гибкой, чтобы обеспечить перевозку объемов грузов, повергающихся еженедельной или даже ежедневной корректировке, гарантировать частую и круглосуточную доставку грузов в разбросанные и отдаленные объекты с целью поддержания ритмичности работ.

В качестве анализируемых показателей по транспортному звену рассматривались: количество ТС; средняя грузоподъемность; общая грузоподъемность; объем перевозимых грузов; среднее расстоянии перевозки; среднесуточный пробег; время в наряде; коэффициенты простоя автомобиля, использования пробега, выпуска автомобилей, технической готовности, простоя под погрузкой и другие.

Для автоматизации аналитической обработки данных по технико-экономическим показателям в первой главе рассмотрена реляционная модель данных (РМД). Основным понятием РМД является отношение, которое представляет собой, подмножество декартова произведения доменов D1, D2,Е,Dk вида:

D=D1 D2 Е Dk, где D1=(d11,d12,Е,d1i,Е,d1m1); D2=(d21,d22,Е,d2i,Е,d2m2); Dk=(dk1,dk2,Е,dki,Е,dkmn). Отношение R: RD=D1D2 Е Dk.

Такое описание имеет проблемы представления данных в виде реляционных таблиц в процессе традиционного проектирования БД. В частности из-за отсутствия реальных данных неочевиден выбор атрибута или атрибутов, которые обеспечили бы уникальность записей. Этот выбор субъективен и далеко не всегда лучший. Кроме того, назначение типа для каждого атрибута также субъективно и впоследствии при заполнении таблиц данными может оказаться неверным. Назначение типа атрибутов в виде данных табличного вида (ДТВ) формализуется, так как основывается не на опыте и интуиции разработчика, а на анализе реальных данных.

В работе рассмотрена концепция функциональной зависимости (ФЗ). Пусть R является отношением, а X и Y - произвольными подмножествами множества атрибутов отношения R. Тогда Y функционально зависимо от X, X Y, когда для любого допустимого значения переменной отношения R каждое значение множества X отношения R связано точно с одним значением множества Y отношения R.

Анализ ФЗ технико-экономических показателей позволил сделать следующие выводы:

1. Единственный способ определения функциональных зависимостей для схемы отношения заключается в том, чтобы внимательно проанализировать семантику атрибутов. В этом смысле зависимости являются фактически высказываниями о реальном мире. Они не могут быть доказаны.
2. Таким образом, при традиционном проектировании РБД выявление функциональных зависимостей - процесс трудоемкий и субъективно зависимый. Вероятность необнаружения всех функциональных зависимостей при анализе ФвручнуюФ велика. А невыявленные функциональные зависимости могут сказаться на качественных характеристиках проектируемой РБД, на ее целостности, непротиворечивости, неизбыточности.
3. Процесс выявления функциональных зависимостей на основе имеющихся данных подлежит формализации, что позволит свести к минимуму не выявленные функциональные зависимости, существенно ускорить процесс проектирования РБД.

В связи с этим предлагается универсальная модель расчета и сравнительного анализа эмпирических зависимостей, открытая для включения, как новых статистических данных по технико-экономическим показателям, так и новых моделей (Рис.1.).

Общая схема реализована на основе создания параметризуемых макросов, включенных в гибридную среду поддержки принятия решений. Предложенная схема автоматизации обладает развитыми средствами визуализации данных и позволяет оперативно проводить анализ адекватности новых моделей.

Структура статистической базы данных технико-экономических показателей

На основе проведенного сравнительного анализ классических моделей предложена методика оценки эффективности моделей с использованием методов регрессионного, дисперсионного и факторного анализа. Это позволило в автоматизированном режиме проводить исследования по синтезу новых эмпирических моделей. Все полученные результаты исследований сводятся в единую статистическую базу данных, включающую первичную (исходную), вторичную (расчетные характеристики прогнозных моделей) и производные от них по сравнительному анализу и оценке значимости влияния факторов.

Во второй главе диссертации выделены основные классы пользователей системы мониторинга. С одной стороны система мониторинга технико-экономических показателей необходима для оперативного принятия решений, что должно подкрепляться функциями информационной поддержки. С другой стороны, для реализации системы в диссертации разрабатываются математические методы и модели, а также программно-моделирующий комплекс оценки эффективности стратегий развития предприятий.