Основы технического
 Скачать 4.71 Mb.
|
|
Глава 7. Информационные технологии управления вагонным хозяйством 7.1. Информационные технологии: основные понятия, назначение и перспективы развития Вагонное хозяйство является основной составляющей инфраструктуры железнодорожного транспорта и предназначено для обеспечения спроса на перевозки исправным подвижным составом. Эффективность решения этой задачи определяется уровнем рационального использования ресурсов на со- держание инфраструктуры вагонного хозяйства и парка грузовых вагонов. Долгое время основным сдерживающим фактором качественного по- вышения уровня управления вагонным хозяйством являлась удаленность подразделений вагонного хозяйства друг от друга и отсутствие надежной связи между ними. Важнейшим механизмом совершенствования работы ва- гонного хозяйства и в целом железных дорог России явилось внедрение со- временных информационных технологий, которые превратились в основной элемент инфраструктуры железнодорожного транспорта. Развитие сети пере- дачи данных и оснащение линейных предприятий средствами вычислитель- ной техники явились предпосылками для широкого внедрения автоматизи- рованных систем управления объектами вагонного хозяйства на всех уровнях управления. Ниже приведены термины и понятия, являющиеся основополагающими в информационных технологиях. АСУ - автоматизированная система управления (пер. с англ. Computer- aided control system) - автоматизированная система, обеспечивающая эффек- тивное функционирование объекта, в которой сбор и переработка информа- ции, необходимой для реализации функций управления, осуществляется с применением средств автоматизации и вычислительной техники (ГОСТ 24003-84). АРМ - автоматизированное рабочее место (пер. с англ. Workstation) - рабочее место персонала в автоматизированной системе, оборудованной средствами, обеспечивающими участие человека в реализации функций АСУ (ГОСТ 24003-84). Информация – сведения, не известные до их получения, являющиеся объектом хранения, передачи и обработки (совокупность сведений, знаний и сообщений о всевозможных объектах, явлениях и процессах). 154 Данные - (пер. с англ. Data) информация, представленная в виде, при- годном для обработки автоматическими средствами при возможном участии человека (ГОСТ 15971-84). Информатизация - организационный социально-экономический и на- учно-технический процесс создания оптимальных условий для удовлетворе- ния информационных потребностей и реализации прав граждан, органов го- сударственной власти, организаций на основе формирования и использова- ния информационных ресурсов (Закон РФ “Об информации, информатизации и защите информации” от 20 февраля 1995 г.) Информатизация железнодорожного транспорта - процесс производ- ства, распространения и повсеместного использования информации и ин- формационных услуг на железнодорожном транспорте, базирующийся на массовом внедрении методов и средств сбора, обработки, передачи и хране- ния информации. Информационная среда - информация, реализованная в системе баз данных и знаний, которая обеспечивает функционирование объектов, орга- нов управления и отдельных пользователей, связанных с железнодорожным транспортом. Информационная среда включает в свой состав структуры дан- ных и знаний, представленных в соответствующих базах. Главное назначение информатизации вагонного хозяйства – создание условий для повышения качества принимаемых управленческих решений по обеспечению погрузочных ресурсов исправным подвижным составом, безо- пасности движения и оптимизации эксплуатационных расходов на основе ав- томатизации контроля и оценки технического состояния объектов вагонного парка, а также внешних факторов, влияющих на их состояние. Основными задачами автоматизированного управления вагонным хо- зяйством и парком грузовых вагонов являются: - управление численностью, структурой, темпами обновления, модер- низацией инвентарного вагонного парка; - управление техническим состоянием, безопасной и безотказной экс- плуатацией, сохранностью вагонов; - оценка надежности вагонов эксплуатационного парка, разработка требований к показателям надежности вагонов нового поколения; - совершенствование системы технического обслуживания и ремонта вагонов; - управление вагоноремонтной базой. В 1997 году разработана Концепция информатизации железнодорожно- го транспорта России, которая определила основные направления информа- тизации железных дорог и, в частности, вагонного хозяйства. Согласно кон- цепции необходимо разработать четыре комплекса информационных техно- логий (КИТ): - КИТ-1 «Управление перевозочным процессом» - включает задачи ин- формационного сопровождения перемещения грузов, выполнения техноло- гических операций, учета, отчетности и архивации перевозочных докумен- 155 тов. Особая роль этому комплексу отводится при информационно- справочном обслуживании компаний-операторов. - КИТ-2 «Управление маркетингом, экономикой и финансами» - вклю- чает задачи развития отрасли, обеспечивающие стратегическое планирова- ние, техническое перевооружение, реформирование системы управления; - КИТ-3 «Управление инфраструктурой железнодорожного транспор- та» - включает задачи автоматизации управления эксплуатационной работой и ремонта технических средств, в том числе и объектов вагонного хозяйства; - КИТ-4 «Управление персоналом, социальной сферой и наукой» - включает задачи повышения эффективности кадровой и социальной полити- кой, отраслевых научных исследований и разработок. Комплексный подход в использовании информационных технологий обеспечивает эффективное оперативное взаимодействие пользователей внут- ри КИТ, а также с другими КИТ (особенно с КИТ-1), создание единого ин- формационного пространства, охватывающего все области деятельности же- лезнодорожного транспорта и уровни его управления. Особое значение ком- плексный подход к реализации информационных технологий имеет в вагон- ном хозяйстве, где результаты решений одних задач являются исходной ин- формацией для решения других. Реализация комплексного подхода стала возможной благодаря созда- нию развитой инфраструктуры информатизации железнодорожного транс- порта, которая включает: - главный вычислительный центр (ГВЦ), объединяющий и поддержи- вающий информационные базы для проведения общесетевой экономической деятельности и управления перевозочным процессом; - информационно-вычислительные центры на дорогах (ИВЦ), реали- зующие комплексы информационных услуг; - вычислительное, телекоммуникационное оборудование, обеспечи- вающее выполнение основных операций над информацией, системы переда- чи данных; - инструментальные программные средства, предназначенные для ис- пользования в информационной среде. Более подробно элементы инфраструктуры рассмотрены в разделе 7.3. 7.2. Информационная модель управления вагонным хозяйством В организационной структуре вагонного хозяйства все информацион- ные потоки можно разделить на две группы: - совокупность документов, поступающих от департамента вагонного хозяйства (ЦВ), вагонной службы (В) и дирекции по ремонту грузовых ваго- нов (ДРВ) к линейным предприятиям: нормативно-технической документа- ции (НТД), приказов, указаний, распоряжений, запросов (административно- управляющие воздействия); 156 - совокупность документов, поступающих от линейных предприятий в адрес ЦВ, вагонной службы, ДРВ: данных от средств диагностики, паспорт- ных характеристик вагонного хозяйства, учетных и отчетных форм, справок. Перечисленные информационные потоки характеризуют вертикальные связи между подразделениями вагонного хозяйства, находящимися на разных уровнях управления. Между предприятиями одного уровня управления, включая подразделения других хозяйств железной дороги, существуют гори- зонтальные информационные связи, которые определяются технологией и организацией производства работ. Примером таких связей могут служить информационные потоки между работниками сортировочной станции и ра- ботниками ПТО, при приеме и отправлении поездов. Нормативно-техническая документация сетевого уровня в обязатель- ном порядке утверждается ОАО «РЖД». НТД дорожного уровня разрабаты- вается на основе общесетевых нормативов и утверждается администрацией дороги. Учет и отчетность в вагонном хозяйстве определяются инструктив- ными указаниями ОАО «РЖД». Составлять и представлять информацию в неустановленные адреса и по формам, не утвержденным ОАО «РЖД», за- прещается. Источниками информации в структуре управления вагонным хозяйст- вом железных дорог России являются несколько десятков форм учета (ВУ) и отчетности (ВО). Учетные формы представляют собой формализованные до- кументы, в которых работниками линейных предприятий отражается сово- купность сведений о выполнении технологических процессов технического обслуживания и ремонта вагонов. Например, на ПТО заполняются следую- щие формы ВУ: - ВУ-23 – уведомление на ремонт грузовых вагонов; - ВУ-45 – справка о тормозах и др. Сведения, представленные в формах ВУ, являются, как правило, не ин- тегрированными первичными данными. Отчетные формы представляют со- бой интегрированные данные учетных форм и содержат основные показате- ли, отражающие деятельность линейных предприятий вагонного хозяйства за отчетный период. Полный перечень учетных и отчетных форм приведен в приложении 1. Формы ВУ-10, ВУ-4, ВУ-23 и ряд других записаны с индек- сом «М» - машинные формы. Информация, отраженная в формах ВУ и ВО, передается в подразделе- ния и службы дороги и департаменты ОАО «РЖД»: - на дорожном уровне: НОДВ, В, отдел статистического учета и отчет- ности дороги (НЧУ), дорожный центр управления перевозками (ДЦУП); - на сетевом уровне: ЦВ, департамент управления перевозками (ЦД), центр управления перевозками (ЦУП) и др. Комплекс форм ВУ и ВО в целом представляет собой информацион- ную модель управления вагонным хозяйством ОАО «РЖД». По результатам анализа данных форм ВУ и ВО вырабатываются управляющие решения и 157 мероприятия по регулированию деятельности хозяйства в целом или отдель- ных его подразделений. Оперативная информация передается между уровнями управления и предприятиями одного уровня по телеграфу, телефонным каналам и селек- торной связи. Порядок учета первичной информации регламентирован рас- поряжением ОАО «РЖД». Большинство форм рассчитано на ручную техно- логию заполнения и обработки информации. Основной задачей текущего этапа является переход на безбумажную форму передачи информации и формирование баз данных. Внедрение информационных технологий является основным направле- нием совершенствования управления техническим состоянием вагонного парка и управления вагонным хозяйством железнодорожного транспорта. Рассматриваемые далее системы управления на основе информационных технологий, несмотря на их название «Автоматизированные системы управ- ления» (АСУ), стоит рассматривать как автоматизированные системы под- держки принятия решений. Основу автоматизированных систем управления составляет информа- ционное обеспечение, построенное на основе современных систем управле- ния базами данных. Базы данных АСУ вагонного хозяйства должны обладать функционально-технологическими характеристиками, определяющими эф- фективность их использования: - многоуровневостью; - преемственностью с существующими системами; - однократностью ввода информации и многократностью ее использо- вания; - минимизацией времени доступа к информации; - представлением информации в виде, удобном для пользователей; - минимальностью избыточной информации. При формировании информационной среды систем управления вагон- ным хозяйством основным понятием является объект управления. В вагон- ном хозяйстве различают три группы объектов управления: - парк грузовых вагонов, где каждый вагон имеет свой восьмизначный идентификационный номер; - комплекс производственных предприятий (объекты инфраструктуры), обеспечивающих техническую эксплуатацию и работоспособное состояние парка вагонов; - трудовые, материальные и финансовые ресурсы. Информационная среда должна обеспечивать решение следующих за- дач управления вагонным хозяйством железных дорог: - создание пономерной системы учета сведений о наличии и техниче- ском состоянии вагонов и их узлов; - ведение пономерной базы данных о расходовании средств на ремонт и техническое обслуживание вагонов грузового парка; 158 - создание баз данных о контингенте, занятом на ремонте и техниче- ском обслуживании вагонов с его привязкой к объектам вагонного хозяйства; - адресный учет финансовых средств на реконструкцию, строительство, оснащение предприятий вагонного хозяйства; - ведение баз данных нормативно-технической документации; - мониторинг технического состояния объектов инфраструктуры и обо- рудования вагонного хозяйства; - обеспечение безопасности движения поездов путем непрерывного контроля технического состояния вагонов на основе системы автоматической идентификации подвижного состава; - прогнозирование развития объектов инфраструктуры вагонного хо- зяйства. Разработка этих положений предполагает формирование распределен- ной базы коллективного пользования, содержащую информацию, необходи- мую и достаточную для автоматизированного управления объектами вагон- ного хозяйства. 7.3. Программно-техническое обеспечение информационно-управляющих систем Широкое применение информационных технологий в управлении же- лезнодорожной отраслью стало возможным только после внедрения высоко- производительных вычислительных комплексов. В настоящее время в ГВЦ и ИВЦ дорог созданы современные программно-технические комплексы (ПТК), работающие в режиме информационных стандартов. Примерная структура ПТК приведена на рис. 7.1. В ГВЦ эксплуатируется более 100 сис- тем и задач. В их числе крупнейшие и важнейшие системы ДИСКОР, ДИС- ПАРК, АИС ЭДВ, Экспресс-3, взаиморасчеты за пользование вагонами в странах СНГ и другие. Суммарная мощность КТС «Мainfram» ГВЦ составляет более 250 мипс. Общий объем памяти превышает 1 терабайт (1×10 12 Байт). Программно- технический комплекс ГВЦ включает не только современную вычислитель- ную технику, но и современную операционную систему ОS 390. Для органи- зации хранилищ информации используются системы управления базами дан- ных АDABAS, ОRACLE, DB2, инструментальные средства фирмы SAS Insti- tute-стандарты, позволяющие создавать эффективные алгоритмы при разра- ботке прикладных задач и обработке больших объемов информации. В качестве средств технической поддержки информационной системы вагонного хозяйства используются возможности комплексной информацион- но-вычислительной сети ОАО «РЖД» (КИВС), которая обеспечивает связи между сетевыми и дорожными уровнями через серверы ГВЦ. В качестве сер- веров дорожного уровня и ниже используются возможности ИВЦ дорог ОАО «РЖД». В архитектуре КИВС заложены принципы использования стандарт- 159 ной аппаратуры передачи данных: сети передачи данных (СПД), развитой се- ти связи с абонентами на основе типовых принципов организации локальных вычислительных сетей (ЛВС), системы обеспечения защиты информации от внешних помех при передаче по линиям связи и при ее обработке, защите от несанкционированного доступа, развитой системы диагностики и др. Рис. 7.1. Структура программно-технического комплекса ГВЦ: КТС - комплекс технических средств; ОС – операционная система; СУБД – система управления базами данных; НСИ – нормативно- справочная информация; АСОУП - автоматизированная система опера- тивного управления перевозками на дорожном уровне; ВМД – вагонная модель дороги; ВМС – вагонная модель сети; АРМ – автоматизирован- ное рабочее место; ДИСПАРК - автоматизированная система номерно- го учета, контроля дислокации, анализа использования и регулирова- ния вагонного парка на железных дорогах России КТС ОС MAINFRAM OS 390 СУБД ADABAS СУБД ORACLE СУБД DB2 НСИ Динамическая база данных Состояние вагона АСОУП Дислокация ваго- на, дорожный уровень Дислокация ваго- на, сетевой уро- вень Техническое состояние вагона Электронная карта железных дорог Информационное хранилище Storge Tek Пакет программ SAS Institute Web - технологии Комплексная информационная сеть Электронная почта АРМ пользователей ДИСПАРК 160 Основным элементом КИВС являются локальные вычислительные се- ти, созданные во всех структурных и организационных подразделениях ОАО «РЖД». ЛВС включают в себя базовые серверы, на которых выполняются основные программы автоматизированной системы управления вагонным хозяйством и хранятся базы данных. Серверы общего назначения предназна- чены для работы сетевой операционной системы, а также серверных прило- жений, совокупности АРМ пользователей, сетевого оборудования, кабельных систем, а также дополнительного сервисного или технологического оборудо- вания. Более подробно с архитектурой ЛВС и принципами их построения можно ознакомиться в учебном пособии [18]. Связующей сетевой средой является технология FAST ENTERNET (100 Мб/с). Каждому абоненту ЛВС выделяется канал FAST ENTERNET. Основным оборудованием ЛВС являются маршрутизаторы, а также стековые концентраторы. В рамках магистральной сети через соответствующие WAN/MAN – порты маршрутизаторов обеспечивается связь с Intranet ОАО «РЖД». Систе- ма коммутаторов позволяет оптимизировать работу ЛВС на основе организа- ции виртуальных сетей (VLAN). За счет VLAN из одной физической сети выделяется определенное количество логических и сгруппированных сегмен- тов, подключенных к одному коммутирующему устройству. Организация виртуальных сетей предоставляет возможность обеспечить абонентам доступ лишь к заданным сегментам сети, запрещая доступ ко всем остальным. Структура аппаратной организации ЛВС приведена на рис. 7.2. В качестве аппаратной части АРМ, расположенных на линейных пред- приятиях вагонного хозяйства, используются персональные ЭВМ типа IBM PS (от моделей 586 до Pentium IV и выше) с операционной системой на базе Windows NT Workstation или Windows 95/98/2000, при ее наполнении про- граммными продуктами, соответствующими направленности АРМ (Word, Excel) и специализированным прикладным программным обеспечением. Пользовательские компьютеры оснащаются адаптерами ENTERNET с пропускной способностью до 100 Мбит/с, которые подключаются к портам коммутаторов FAST ENTERNET 100 Мбит/с. Соединение выполняется кабе- лем «витая пара» категорий 5 (UTP-5). Удаленные пользователи подключа- ются к коммутаторам последовательно через сетевой коммутатор. Коммута- торы, в свою очередь, соединяются с магистралью ЛВС, которая выполняет функции соединения всех коммутаторов. Серверы дорог (Mainframe) и сер- веры общего назначения подключаются к портам магистрального коммута- тора. В настоящее время к аппаратным средствам разработаны унифициро- ванные требования для всех предприятий железнодорожного транспорта [19]. Рекомендуемое базовое программное обеспечение для организации инфор- мационных систем управления приведено в табл. 7.1. 161 А Р М линейных предприятий Рис. 7.2. Схема аппаратной модели ЛВС Модемная стойка Коммутаторы Магистральный ком- мутатор ИВЦ дороги Дорожный уровень Сетевой уровень Маршрутизатор Сервер дороги (Mainframe) Сервер аппарата ЦВ Сервер общего назначения Коммутаторы Коммутаторы Сервер отделе- ния дороги 162 Таблица 7.1 Рекомендуемое базовое программное обеспечение информационных систем в подразделениях ОАО «РЖД» Уровень управления в структуре КИВС Перечень программного обеспечения Основные серверы ГВЦ ОАО «РЖД» или ИВЦ дорог - операционная система OS/390; - система управления базами данных DB2; - среда интеграции распределенных вычислений DCE. Серверы ЛВС рабочих групп (де- партаментов, управлений дорог, служб, линейных предприятий) - операционная система Windows NT Server; - система управления базой данных DB2, Oracle или Microsoft SQL; - почтовый сервер MS Exchange. Рабочие станции и удаленные ра- бочие места - операционная система Windows NT Workstation или Windows 95/98/2000; - Web клиент Microsoft Internet Explorer; - почтовый клиент MS Exchange или MS Outlook; - стандартное ПО MS Office Standard (Word, Excel). Прикладное программное обеспечение должно отвечать требованиям технологии клиент-сервер и (или) WEB-технологий - разделять программное обеспечение на клиентское и серверное. Клиентское приложение может вы- полняться на рабочей станции или на сервере. В последнем случае приложе- ние производит обмен информацией с другим клиентским приложением, вы- полняющимся на рабочей станции. Серверное приложение может выпол- няться только на сервере и производить обмен информацией с другим сер- верным приложением или с клиентским приложением, выполняющимся на сервере. Клиентское программное обеспечение реализуется на платформе опе- рационной системы Windows и должно обеспечивать работоспособность под управлением всех версий Windows NT Workstation, Windows 95/98/2000. Для разработки прикладного программного обеспечения СБД-И используются программные средства, приведенные в табл. 7.2. Таблица 7.2. Средства разработки прикладного программного обеспечения Программные средства разработки Назначение Erwin – CASE Средство для проектирования структур и генерации БД Delphi Client/Server, C++Builder Client/Server, Borland C ++ Средства разработки прикладного ПО, работающего на базе Windows 95/98/2000/ NT MS Office Professional Russian Для формирования отчетов и документов в форма- тах MS Word и MS Excel Crustal Report Средство представления информации в виде отчет- ных форм 163 Для функционирования программного обеспечения, использующего Internet-технологии, устанавливаются два программных продукта: Web- сервер, выполняющий запросы клиента, и Web-браузер, который устанавли- вается на ЭВМ пользователя АРМ. Программные модули информационных систем подгружаются в область памяти Web-сервера и реагируют на запросы пользователей АРМ. |