Автоматизация управления автономными процессами обновления парка городского пассажирского транспорта

Актуальность исследования обусловлена необходимостью оперативного принятия управленческих и инвестиционных решений, связанных с проблемой обновления парка городского пассажирского транспорта (ГПТ), в условиях высокой динамичности рынка пассажирских перевозок и кризисных явлений финансово-экономического характера в экономике. Применение автоматизированной системы управления (АСУ) автономными процессами обновления парка ГПТ позволяет повысить адекватность и оперативность принятия этих решений за счёт мониторинга и текущего контроля, прогнозирования динамики и оптимизации основных переменных состояния данных процессов.

Под автономными здесь понимаются процессы обновления парка ГПТ, необходимым условием обеспечения которых является погашение их затратной части за счёт средств, формируемых во время работы самой приобретаемой техники на открытом рынке пассажирских перевозок. Автономные процессы обновления парка ГПТ включают в себя взаимозависимые подпроцессы, в том числе:

1. подпроцесс инвестирования и реинвестирования средств;

2. подпроцесс эксплуатации, технического обслуживания и ремонта (ТО и Р) обновляемой техники;

3. подпроцесс моделирования и оценки загрузки транспортных средств и объёмов собираемой на маршруте проездной платы.

Вследствие разнородности этих подпроцессов и недостаточной формализации методов их описания принятие управленческих решений требует анализа большого объёма взаимосвязанной информации. Таким образом, актуальной и востребованной на практике становится задача разработки АСУ процессами обновления парка ГПТ, позволяющей в режиме реального времени выполнять необходимые операции, связанные со сбором и анализом информации о текущем состоянии и прогнозе развития процессов обновления парка ГПТ, принятием и реализацией соответствующих управленческих решений.

Следует отметить, что в настоящее время при проектировании технологий и схем обновления парка ГПТ принято рассматривать по отдельности три указанных выше подпроцесса. Данное обстоятельство при проектировании автономных процессов обновления парка ГПТ препятствует учёту эксплуатационных факторов, значительно влияющих на подпроцесс инвестирования обновления парка ГПТ. Учёт этих факторов до настоящего времени сопровождался трудоёмкими и длительными рутинными операциями «ручного» счёта.

Таким образом, важнейшей задачей при создании АСУ автономным ТП обновления парка ГПТ является разработка математических моделей ТП и подсистем математического, алгоритмического и программного обеспечения, учитывающих взаимозависимость факторов транспортной работы, технических аспектов эксплуатации обновляемой автотехники и инвестиционных параметров ТП и позволяющих существенно повысить точность и оперативность работы менеджера, принятия им управленческих и инвестиционных решений, тем самым сокращая привлекаемые трудовые и материальные ресурсы.

Целью исследования является разработка математических моделей автономных процессов обновления парка ГПТ, позволяющих автоматизировать алгоритмы квазиоптимизации основных эффектообразующих параметров данных процессов.

К числу таких эффектообразующих относятся следующие параметры проектируемых технологических процессов (ТП) обновления парка ГПТ: ежемесячные объёмы обновляемого парка ГПТ, размеры предоплаты и текущих лизинговых платежей, срок предоставления лизинга, доля рынка платёжеспособного спроса на услуги по обновлению подвижного состава и др.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• Разработать динамическую модель ТП обновления парка ГПТ, позволяющую адаптировать лизинговые платежи к изменениям условий эксплуатации, технического обслуживания и ремонта подвижного состава, а также внешних условий развития автобизнеса.

• Разработать семейство стратифицированных динамических моделей ТП обновления парка ГПТ, позволяющих рассчитывать и проводить квазиоптимизацию параметров ТП при различных внешних условиях развития автобизнеса.

• Разработать автоматизированные алгоритмы квазиоптимального управления и прикладные методики компьютерного моделирования процессов обновления парка ГПТ.

• Разработать методику оценки экономического эффекта от внедрения результатов диссертации на предприятия, обеспечивающие пассажирские автотранспортные услуги.

Методологической основой исследования послужили труды отечественных и зарубежных учёных по системному анализу, теории автоматизированных систем управления, финансовому анализу, организации и технологии автобусных перевозок, теоретическим основам технической эксплуатации автомобилей, теории автоматического управления, микроэкономике, управлению инновациями, теории конкуренции. Среди учёных, внёсших значительный вклад в создание приведённой выше теоретической и методологической базы, выделим: Я. 3. Цыпкина, А. А. Первозванского, Е. П. Попова, С. Л. Чечурина, Е. С. Кузнецова, М. М. Ерихова, Л. Б. Миротина, М. П. Улицкого, Е. М. Четыркина, В. В. Ковалёва, В. Д. Газман, Е. Н. Чекмарёву, Л. Н. Прилуцкого, В. А. Горемыкина.

К методам исследования, использованным в диссертации, относятся системный анализ, элементы финансовой математики, имитационное моделирование, математическая статистика, дискретное преобразование Лапласа.

Информационной базой исследования являлись: а) научные источники в виде данных и сведений из книг, журнальных статей, материалов научных конференций и семинаровб) официальные документы в виде законодательных и нормативных актов, в том числе, положений и постановлений правительствав) результаты собственных расчётов и экспериментов.

Научные результаты. Диссертационная работа расширяет и углубляет теоретические представления в области рационального управления автономными процессами обновления парка ГПТ. Полученные в работе результаты позволяют на качественно более высоком уровне решать инженерные задачи синтеза систем автоматизированного управления автономными процессами обновления парка ГПТ.

Научную новизну подтверждают следующие результаты, выносимые на защиту.

Разработана оригинальная динамическая модель автономного ТП обновления парка ГПТ как объекта управления, позволяющая адаптировать лизинговые платежи к изменениям условий эксплуатации, технического обслуживания и ремонта пассажирской автотехники, а также динамики объёмов собираемой проездной платы.

Впервые создано семейство стратифицированных динамических моделей автономных ТП обновления парка ГПТ как объектов управления, предназначенных для исследования динамики и квазиоптимизации параметров ТП. Данное семейство позволяет учитывать следующие особенности процесса обновления парка ГПТ:

1. возможность реинвестирования потока генерируемых арендных платежей;

2. влияние на формирование объёмов обновляемой техники доходной и затратной составляющих процесса организации и реализации хозяйственной деятельности службы технического обслуживания и ремонта обновляемой техники;

3. возможность обновления партий техники на основе сочетания нескольких способов аренды.

Разработаны новые автоматизированные алгоритмы квазиоптимизации эффектообразующих параметров автономных ТП обновления парка подвижного состава пассажирских автотранспортных предприятий на основе введённого понятия «автономный ТП обновления парка ГПТ».

Практическая значимость работы заключается в том, что разработаны новые математические модели и алгоритмы квазиоптимального управления для создания математического, алгоритмического и специального программного обеспечения АСУТП обновления парка ГПТ.

Результаты работы были апробированы при организации и реализации ряда инвестиционных проектов ООО «Автобусы и специальная техника плюс», ООО «СТП», FinSib Trading Ltd Оу (Финляндия), использующих в своей хозяйственной деятельности распределённые во времени формы реализации подвижного состава. Применение результатов исследования позволило повысить адекватность, оперативность и достоверность принимаемых инвестиционных и управленческих решений. Появилась теоретически обоснованная возможность управлять процессом формирования и реинвестирования лизинговых (арендных) платежей с учётом эксплуатационных факторов, прогнозировать динамику ТП обновления парка ГПТ. Сократилось время и трудоёмкость рутинных операций по расчёту параметров квазиоптимальных процессов обновления парка ГПТ. Экономический эффект от внедрения результатов диссертационной работы выразился в расширении рынка услуг по обновлению на основе арендных (лизинговых) схем пассажирской автотехники более чем в 3 раза за счёт «смягчения» условий обновления транспорта по данным схемам.

Таким образом, результаты исследований могут быть востребованы при организации работы предприятий автотранспортного бизнеса, обеспечивающих услуги по лизингу и долгосрочной аренде пассажирской автотехники.

Апробация работы. Результаты работы докладывались и получили одобрение на Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «XXXIV Неделя науки СПбГПУ», научных семинарах факультета инноватики СПбГПУ.

По теме диссертации опубликовано 6 работ.

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка использованной литературы, приложений. Общий объём диссертации составляет 154 страницы машинописного текста и включает 25 рисунков, 5 таблиц и 10 приложений.

Список литературы

включает в себя 106 наименований.

4.3. Выводы по четвёртой главе.

На основе вышеизложенного материала можно сделать следующие выводы.

• В рамках данной главы создан научно-методический аппарат для оценки экономического эффекта от внедрения результатов диссертации. В основу предложенного способа оценки экономического эффекта заложены методы экспертного анализа, в которых для получения экспертных оценок применяются наиболее совершенные процедуры опроса экспертов с использованием «шкал отношения». Применение таких методов позволяет рассчитать обобщенную оценку экономического эффекта внедрения результатов настоящей диссертации и абстрагироваться от сложных и труднопрогнозируемых вопросов прямого моделирования движения денежных потоков, учета неопределенностей и рисков, сопровождающих процессы обновления парка ГПТ.

• На основе проведенных исследований и анализа механизма влияния квазиоптимизации ТП обновления парка ГПТ на экономическое состояние предприятий ГПТ и на повышение качества услуг по обновлению парка ГПТ разработан относительный показатель оценки экономического эффекта внедрения положений диссертационной работы. По итогам количественной оценки данного показателя установлено, что в результате внедрения этих положений рынок услуг по обновлению парка ГПТ расширяется более чем в три раза.

Заключение

.

Сформулируем основные результаты диссертационного исследования:

1. Складывающиеся условия быстрого развития рынка пассажирских перевозок обуславливают необходимость решения проблемы повышения оперативности и достоверности принимаемых управленческих решений при реализации автономных процессов обновления парка ГПТ. Эти процессы включают в себя взаимозависимые подпроцессы инвестирования (реинвестирования) средств, эксплуатации, реализации системы ТО и TP обновляемой техники, оценки загрузки и моделирования динамики собираемой выручки. Вследствие разнородности этих подпроцессов и недостаточной формализации методов их описания принятие управленческих решений требует анализа большого объёма взаимосвязанной информации. Поэтому для поддержки принятия этих решений целесообразно разработать АСУ ТП обновления парка ГПТ.

2. Сравнительный анализ способов реализации подпроцесса инвестирования ТП обновления техники показал, что в условиях ограниченности инвестиционных ресурсов предприятий ГПТ наиболее эффективными схемами финансирования процесса обновления техники являются лизинг и аренда.

3. Существенными для математического моделирования автономных ТП обновления техники особенностями подпроцессов эксплуатации, ТО и TP техники, оценки загрузки и моделирования динамики собираемой выручки являются рост по мере увеличения пробега техники трудоёмкости ТО и TP планово-восстановительного характера, а также экспоненциальное изменение доходных (проездная плата) и затратных (затраты на ТО и TP, ГСМ, шины, сдельная часть фонда оплаты труда) составляющих транспортной работы техники.

4. Анализ методов математического описания процессов обновления парка ГПТ позволил выявить проблемы, препятствующие обеспечению автономности этих процессов: 1) слабая адаптация существующих алгоритмов обновления техники к возможности покрытия затрат на её приобретение из выручки, т. е. собираемой проездной платы- 2) отсутствие гибкого механизма обеспечения залога по заключаемым сделкам- 3) при математическом моделировании процессов обновления техники сложно учесть затраты, связанные с организацией и эксплуатацией системы ТО и TP обновляемой техники, а также оценить их влияние на подпроцесс инвестирования- 4) отсутствие учёта возможностей реинвестирования при определении потребности в обновлении техники и её реализации.

5. Обоснована эффективность построения схемы управления АСУТП обновления парка ГПТ «в режиме советчика оператора». Согласно этой схеме, управляющие воздействия вычисляются ЭВМ в соответствии с моделями автономного ТП. Результаты вычислений представляются оператору в печатном виде или в виде сообщений на дисплее. Оператор имеет возможность в случае необходимости уточнить алгоритм управления или модель ТП и управляет ТП, изменяя переменные состояния ТП, например, время протекания ТП, размер лизингового платежа и пр.

6. Разработана оригинальная динамическая модель автономного ТП обновления парка ГПТ как объекта управления, позволяющая адаптировать лизинговые платежи к изменениям условий эксплуатации, технического обслуживания и ремонта пассажирской автотехники, а также динамики объёмов собираемой проездной платы.

7. Впервые создано семейство стратифицированных динамических моделей автономных ТП обновления парка ГПТ, предназначенных для исследования динамики и квазиоптимизации параметров ТП. Данное семейство включает в себя модели:

• модель автономного ТП обновления парка ГПТ как объекта управления, предназначенная для исследования динамики ТП с учётом возможности реинвестирования потока генерируемых арендных платежей;

• модель автономного ТП обновления парка ГПТ как объекта управления, описывающая динамику ТП с учётом возможности обновления партий техники на основе сочетания нескольких способов аренды;

• модель автономного ТП обновления парка ГПТ как объекта управления, предназначенная для исследования динамики ТП с учётом влияния на формирование объёмов обновляемой техники доходной и затратной составляющих процесса организации и реализации хозяйственной деятельности станции технического обслуживания и ремонта обновляемой техники.

8. Разработаны новые алгоритмы квазиоптимизации эффектообразующих параметров автономных ТП обновления парка подвижного состава пассажирских автотранспортных предприятий на основе введённого понятия «автономный ТП обновления парка ГПТ».

9. Разработаны прикладные методики компьютерного моделирования, процессов обновления парка ГПТ, предназначенные для конструирования (уточнения) математических моделей данных процессов, постановки и, проведения вычислительных экспериментов с этими моделями с целью анализа, исследования и квазиоптимизации процессов обновления парка ГПТ.

10.На базе системы MATLAB получены моделирующие программные ' модули, реализующие математические модели процессов обновления парка.

ГПТ и моделирующие алгоритмы. Указанные модули являются удобным инструментом для компьютерного моделирования, позволяющим анализировать динамику переменных процессов обновления парка ГПТ и проводить их квазиоптимизацию.

11 .Проведение серии вычислительных экспериментов позволило: а) выявить области параметров построенных моделей процессов обновления парка ГПТ, при которых эти модели дают осмысленный результат с экономической и физической точек зренияб) описать состояния процессов обновления парка ГПТ в условиях изменения параметров.

12.Анализ результатов тестирования и экспериментирования с компьютерными моделями процессов обновления парка ГПТ позволяет утверждать об адекватности оригиналу полученных моделей данных процессов, работоспособности автоматизированных алгоритмов квазиоптимального управления процессами обновления парка ГПТ в условиях изменения параметров.

13.Создан научно-методический аппарат для оценки экономического эффекта от внедрения результатов диссертации. В основу предложенного способа оценки экономического эффекта заложены методы экспертного анализа, в которых для получения экспертных оценок применяются наиболее совершенные процедуры опроса экспертов с использованием «шкал отношения». Применение таких методов позволяет рассчитать обобщенную оценку экономического эффекта внедрения результатов настоящей диссертации и абстрагироваться от сложных и труднопрогнозируемых вопросов прямого моделирования движения денежных потоков, учета неопределенностей и рисков, сопровождающих процессы обновления парка ГПТ.

14.На основе проведенных исследований и анализа механизма влияния квазиоптимизации ТП обновления парка ГПТ на экономическое состояние предприятий ГПТ и на повышение качества услуг по обновлению парка ГПТ разработан показатель оценки экономического эффекта внедрения положений диссертационной работы. По итогам количественной оценки данного показателя установлено, что в результате внедрения этих положений рынок услуг по обновлению парка ГПТ расширяется более чем в три раза.