Особенности автоматизации информационных технологий в путевом хозяйстве

Введение

Постановлением № 3 Коллегии МПС России от 14 марта 2001 г. утверждена новая организационная структура управления в путевом хозяйстве (ПХ) наряду с комплексом других организационно-технических мероприятий. Этот комплекс должен обеспечить к 2005 г. более чем в два раза повышение производительности труда и снижение на 20—25% себестоимости перевозок по путевому хозяйству в сравнении с 2000 г. При ожидаемом приросте грузооборота должно быть обеспечено дальнейшее повышение эксплуатационной надежности пути и сооружений.

При существенном сокращении управленческого персонала и одновременном увеличении в два раза протяженности пути, обслуживаемого дистанцией пути, повышение качества управления намечено обеспечить за счет усиления его централизации и новых информационных технологий.

Тенденция «... укрупнения зон обслуживания (в три-четыре раза) с созданием новой технической базы управления» обозначена как одна из ключевых в Концепции информатизации железнодорожного транспорта (ЖТ). Отмечено, что одно из назначений этой базы является создание единой информационной среды. В Концепции ЖТ отмечено также, что «Архитектура информационной среды должна проектироваться независимо от действующей структуры управления железнодорожным транспортом».

Одна из причин медленного внедрения современных информационных технологий заключается, на наш взгляд, в том, что информационные процессы и система управления ПХ остаются значительно менее изученными, чем конструкции пути, технологические процессы выполнения работ текущего содержания и ремонтов пути, а также путевые машины и средства диагностики.

Одним из условий информатизации является создание формализованной модели системы управления хозяйством. При этом модель должна представлять систему управления в нескольких разрезах: функциональном, технологическом, организационном и др. Принципиальное значение имеют функциональная и технологическая структуры.

Функциональная структура управления путевым хозяйством приведена на рис. 1.

Ключевыми понятиями, которые используются при разработке модели системы управления путевым хозяйством, являются следующие:

Рис. 1. Функциональная структура управления путевым хозяйством

Путевое хозяйство — отрасль железнодорожного транспорта, включающая железнодорожный путь, сооружения и предприятия и обеспечивающая техническое состояние пути в соответствии с требованиями п.3.1 ПТЭ при наименьших расходах.

Путевое хозяйство осуществляет техническую эксплуатацию пути.

Содержание пути — процесс технического обслуживания (текущего содержания) и ремонта пути.

Система текущего содержания и ремонта железнодорожного пути (система содержания) — совокупность взаимосвязанных средств, документации и исполнителей, необходимых для поддержания и восстановления качества пути на стадии эксплуатации. Основным признаком отличия ремонта пути от путевых работ текущего содержания, является то, что ремонт обязательно выполняется сплошным образом в пределах участка длиной не менее одного километра и обязательно в «окно».

Система ведения путевого хозяйства — совокупность документации, определяющей:

• организационную структуру управления хозяйством;

• распределение функций и задач организационной структуры управления между различными уровнями управления и подразделениями;

• методы решения управленческих задач;

• классификацию железнодорожных путей;

• классификацию путевых работ;

• классификацию конструкций пути;

• систему контроля состояния пути и сооружений;

• межремонтные нормы ремонтов пути;

• нормы расхода ресурсов на текущее содержание пути;

• технологические процессы выполнения путевых работ и др.

Известно, что при формировании системы управления важно определить объект управления. Перечень объектов управления в ПХ как в любой сложной системе практически неограничен. Для создания эффективного управления должна быть определена иерархия объектов.

Из определения путевого хозяйства (ПХ) следует, что в управлении ПХ необходимо рассматривать два основных объекта:

а) железнодорожный путь (рельсовая колея, план, профиль, верх нее строение, земляное полотно, искусственные сооружения, обустройства);

б) предприятия ПХ.

Соответственно, выделяются две тесно взаимосвязанных подсистемы управления. Подсистема управления техническим состоянием железнодорожного пути — это совокупность систем его диагностирования, технического обслуживания и ремонтов.

Техническое состояние железнодорожного пути оценивается в соответствии с установленными нормами и допусками его содержания, которые тесно связаны с условиями эксплуатации. Показатели технического состояния, технической оснащенности пути и их соответствия условиям эксплуатации являются основными показателями этого объекта.

Состояние предприятий и подразделений хозяйства должно оцениваться в соответствии с показателями утвержденных производственно-финансовых планов и планов социального развития.

Необходимость совершенствования системы управления предприятиями ПХ, а также производственных отношений ПХ, в т.ч., с внешними системами неоднократно отмечалась в публикациях. В условиях реформирования ЖТ она существенно обостряется и заслуживает отдельного рассмотрения.

Основной задачей теории технической эксплуатации пути и сооружений является разработка методов оптимизации каждого этапа выработки управляющих решений для достижения главной цели в конкретных условиях эксплуатации с учетом действующих ограничений. Главной целью управления техническим состоянием пути является обеспечение наибольшей работоспособности пути при ограниченных ремонтных ресурсах или обеспечение заданных показателей его работоспособности при минимизации затрат на техническую эксплуатацию пути с учетом потерь от задержек поездов.

Задача обеспечения требуемого состояния пути, устройств и искусственных сооружений впервые рассматривалась как задача управления в объемном исследовании процессов управления в путевом хозяйстве, которое выполнено в 1975 г. ВНИИЖТом и ПТКБ АСУ ЖТ. Здесь отмечалось: «Задача обеспечения требуемого состояния пути, его устройств и искусственных сооружений является задачей управления. Управление качеством железнодорожного пути является производственным процессом. Задачи подсобно-вспомогательной деятельности также можно квалифицировать как задачи управления... Выработка управляющего воздействия в ПХ - это принятие решений по видам, объемам, срокам и ресурсам выполнения работ, связанных с ликвидацией отклонений и приведения состояния элементов пути, его устройств и ИССО в соответствии с их проектными и требуемыми характеристиками».

При формализации системы управления ПХ должны применяться методы современной теории систем, теории эксплуатации сложных технических систем, теории управления производством. Одним из инструментов формализации являются известные алгоритмы управления (например, с обратной связью) и алгоритм выработки управляющих решений.

Известна точка зрения, что система управления производством путевых работ и ремонтом пути (ремонтно-восстановительным производством) является подчиненной системе управления техническим состоянием пути (системе содержания пути). Средства контроля также подчиняются органу управления техническим состоянием пути. Функции этого органа и соответствующие информационные технологии в настоящее время сосредотачиваются в созданных на дорогах центрах диагностики службы пути.

В задачи органа управления ремонтно-восстановительным производством входят техническая подготовка, организация и исполнение планов содержания пути, организация и модернизация производственной базы содержания пути, путевых машин и др.

Программа информатизации ПХ должна включать:

• задачи учета технической оснащенности собственно пути и ее соответствия условиям эксплуатации;

• задачи автоматизации средств контроля и объединение их в автоматизированную систему мониторинга пути;

• задачи планирования текущего содержания и ремонтов с прогнозированием технического состояния пути на конкретных участках;

• задачи управления путеремонтным производством (основным и вспомогательным).

Очевидно, что функции управления техническим состоянием пути осуществляют конкретные специалисты разных уровней управления и предприятия ПХ. Классификация задач управления по уровням, по предприятиям и соответствующим рабочим местам является одной из проблем информатизации ПХ.

Одним из важных видов управления ПХ является оперативное управление (административно-распорядительная функция управления). Качественная информационная поддержка руководителей разного ранга в реальном режиме оперативного управления, является одной из целей информатизации. Эта поддержка должна существенно уменьшить вероятность необоснованных и ошибочных решений.

К числу основных принципов разработки программы информатизации ПХ, на наш взгляд, относятся следующие:

1. Разработка двух автоматизированных подсистем управления, взаимоувязанных между собой. Одна из них (основная) — автоматизированная подсистема управления техническим состоянием железнодорожного пути. Другая (обеспечивающая) — автоматизированная подсистема управления предприятиями.

В первой из них должны осуществляться функции по выработке и оптимизации управляющих решений по обеспечению безопасности движения и работоспособного состояния пути.

В другой концентрируются задачи управления состоянием путеремонтного производства, в т.ч. производственной базы (здания, оборудование, технологические процессы, машины, механизмы и т.п.), ресурсов (люди, материалы, энергия, финансы) и эксплуатационных расходов. В подсистеме отслеживается и анализируется выполнение производственно-финансовых планов предприятия, в т.ч. по таким основным экономическим показателям, как себестоимость, производительность труда и т.п.

2. Приоритетными являются разработки информационных технологий, основанных на автоматизированных средствах получения и ввода первичной информации, и собственно разработка таких средств. Известно, что отсутствие таких средств яви лось одной из известных причин низких темпов внедрения в разных отраслях производства АСУ первых поколений. Автоматизация диагностирования пути является как условием, повышения безопасности движения, так и важной исходной предпосылкой автоматизации управления техническим состо янием пути;

3. Замена приоритета разработки АРМов, привязанных к организационной структуре, приоритетом разработки автоматизированных задач и их комплексов. В первую очередь многоуровневых задач, охватывающих вертикаль управления (линия - региональное предприятие — дорожный и сетевой уровни).

4. Степень готовности АРМов руководителей является одним из основных показателей уровня разработки автоматизированной системы управления хозяйством.

Используются также общесистемные принципы, сформулированные в Концепции информатизации ЖТ.

В первую очередь должно быть предусмотрено решение задач по обеспечению работоспособного технического состояния железнодорожного пути и установленных скоростей движения в соответствии с требованием п.3.1. ПТЭ.

Информация о техническом состоянии объектов пути является важнейшей первичной информацией. Состав и порядок использования этой информации определяется нормативно-техническими документами.

Кроме данных о техническом состоянии пути для управления необходим большой объем других первичных данных. Основная их доля заполняется на линии дорожными мастерами, начальниками участков. Переписывание и оформление этих данных остается «ручным» и трудоемким. Первичная информация, поступающая диспетчеру дистанции пути, также регистрируется в бумажных журналах. Автоматизация путем переписывания этих журналов в базу данных оказалась пока малопривлекательной для практики.

Необходимо, как можно быстрее начать опытную эксплуатацию переносных электронных регистраторов первичной информации дорожного мастера и информации, получаемой при всех видах осмотров пути.

Принципиально важным является необходимое и достаточное информационное обеспечение задач взаимодействия системы управления путевым хозяйством с внешними системами. В условиях структурных реформ важно обозначить место управления путевым хозяйством в общей системе управления ЖТ. Известно, что в Концепции структурной реформы особое внимание уделено проблеме инфраструктурной составляющей себестоимости железнодорожных перевозок.

Примем представление ЖТ, как одного из видов транспортного производства. Собственно производство по общепринятому определению — это материальная (вещественная) система, предназначенная для производственного процесса создания продукции и состоящая из трех основных компонентов: ресурсы, производственная база и продукция. Основная продукция «транспортного производства», как известно — услуги по перевозке грузов и пассажиров (в соответствии с видами продукции по ГОСТ 15467-79).

Формализованная схема подобного представления ЖТ и системы его управления (верхний уровень) приведена на рис.2.

Рис.2. Укрупненная функциональная структура системы управления железнодорожным транспортом

Как видно на рис.2, управление техническим состоянием основных технических средств (ОТС), к которым относится железнодорожный путь, является частью системы управления производственным процессом железнодорожного транспорта. Оно подчинено управлению движением поездов и верхнему уровню управления ЖТ.

Важнейшими задачами взаимодействия управления путевым хозяйством с управлением движением поездов являются:

• обеспечение безопасности движения;

• ежегодное формирование приказов начальников дорог по установлению допускаемых скоростей движения и плана предоставления «окон» для ремонта пути в тесной взаимосвязи с формированием графика движения поездов;

• организация «окон» в графике движения поездов в сезон летних ремонтно-путевых работ;

• выдача и отмена предупреждений об особых условиях движения, в том числе об ограничении скорости или остановке движения из-за отказов объектов пути.

В тесном взаимодействии с верхним уровнем управления ЖТ решаются такие задачи путевого хозяйства как:

• научно-техническое развитие;

• задачи экономики и финансов;

• материально-техническое снабжение;

• задачи управления кадрами и социальной сферой;

• задачи управления производственной базой и производственными процессами.

Система управления техническим состоянием железнодорожного пути (как и, по-видимому, в целом ОТС, см. рис.2) состоит из двух основных тесно взаимосвязанных систем: системы контроля (диагностирования) и выработки управляющих воздействий на объекты пути и системы технического обслуживания и ремонта (ТОиР).

Система контроля, прежде всего, предназначена для определения возможности безопасного пропуска поездов по данному участку. Связь этой системы с системой управления движением осуществляется через систему выдачи и отмены предупреждений об ограничении скорости движения. Очевидно, что система ТОиР может иметь дополнительные собственные диагностические средства, которые используются для определения объемов и качества ремонтных работ.

Система контроля железнодорожного пути заслуживает самостоятельного рассмотрения с точки зрения как повышения безопасности движения поездов, так и эффективности системы ТОиР, построенной на современной стратегии «с учетом фактического состояния».

Управление техническим состоянием железнодорожного пути является первичным и приоритетным. Если приоритетным считать «управление техническим обслуживанием и ремонтом», то первичными становятся объекты собственной инфраструктуры системы ТОиР. Внимание разработчиков информационных систем (ИС) в этом случае переключается, например, с железнодорожного пути на дистанции пути и ПМС, на управление работой и техническим состоянием путевых машин и т.п. Управление собственной инфраструктурой системы ТОиР, безусловно, валено, но это управление вторично по отношению к управлению техническим состоянием железнодорожного пути.

Определение системы ТОиР, как системы управления техническим состоянием, позволяет использовать прикладные методы отечественной теории технической эксплуатации сложных систем.

Выводы

1. Совершенствование информационных технологий и наращивание информационных ресурсов в настоящее время являются одним из приоритетных направлений развития путевого хозяйства наряду с созданием новых конструкций пути, технологических процессов выполнения работ текущего содержания и ремонтов пути, а также новых путевых машин и средств диагностики.

2. При реализации программы информатизации путевым хозяйством должны быть учтены специфические особенности процессов управления хозяйством, общесистемные требования к разработке информационных систем и опыт предыдущих раз работок АСУ-П.

3. Информатизация путевого хозяйства — это новый этап долгосрочного процесса комплексной автоматизации и создания мало людных технологий содержания пути и сооружений при безусловном обеспечении безопасности движения поездов. Первостепенная цель информатизации путевым хозяйством — автоматизация информационных технологий управления техническим состоянием железнодорожного пути.

4. Систему управления техническим состоянием железнодорожного пути необходимо рассматривать в тесной взаимосвязи с внешними системами управления, прежде всего, с системой управления движением.

5. Формирование информационной среды путевого хозяйства в соответствии с функциональными задачами является предвари тельным условием создания сети АРМов системы управления.

6. Исходной предпосылкой создания эффективной АСУ-П является создание и широкое внедрение автоматизированных средств регистрации первичных данных о состоянии объектов хозяйства, в том числе с помощью высокопроизводительных передвижных средств контроля, переносных электронных регистраторов, средств промышленного видеоконтроля и др.