CC BY
0УДК 004 Бушаева А.А., Воробьева М.А., Тютин И.А.
Бушаева А.А.
студент
Российский университет транспорта (МИИТ) (г. Москва, Россия)
Воробьева М.А.
студент
Российский университет транспорта (МИИТ) (г. Москва, Россия)
Тютин И.А.
аспирант, ассистент кафедры
«Цифровые технологии управления транспортными процессами»
Российский университет транспорта (МИИТ) (г. Москва, Россия)
МОНИТОРИНГА КАЧЕСТВА РЕШЕНИЙ В ИЕРАРХИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТАМИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
Аннотация: в статье предложена методика оценки качества решений в иерархической системе управления железнодорожным транспортом на основе имитационного моделирования. В качестве ключевого инструмента использована математическая модель, позволяющая количественно оценить влияние решений диспетчеров на суммарные задержки поездов. Экспериментальная проверка на участке Куйбышевской железной дороги (Кинель-Абдулино) показала снижение задержек на 18% при внедрении системы мониторинга. Результаты могут быть применены для оптимизации управления как на региональном, так и на федеральном уровнях.
Ключевые слова: качество решений, иерархические системы, диспетчер, имитационная модель.
ВВЕДЕНИЕ.
Развитие цифровых технологий и распространение автоматизированных систем управления (АСУ) открыло широкие возможности для повышения качества управления на основе мониторинга качества принимаемых решений.
Системы управления крупными объектами (предприятием, отраслью и т.п.) имеют, как правило, иерархическую структуру, при которой управляющие органы вышестоящего уровня воздействуют различными способами на органы управления нижестоящего уровня, добиваясь принятия решений, обеспечивающих достижение общесистемных целей [1].
МОНИТОРИНГ КАЧЕСТВА РЕШЕНИЙ.
Методы оценки качества решений в иерархических системах управления варьируются в зависимости от отрасли. Например, в авиации используется система SMS (Safety Management System), где акцент сделан на минимизацию рисков для безопасности полетов. Каждое решение пилота или диспетчера анализируется через призму вероятности аварии, а ключевым показателем является количество инцидентов на 1000 рейсов. В энергетике, напротив, применяются динамические модели балансировки нагрузок, где качество решений оценивается по стабильности напряжения в сети.
Железнодорожный транспорт занимает промежуточное положение: здесь критичны как безопасность, так и соблюдение графика. Предложенная в исследовании методика, основанная на показателе суммарной задержки (Q), отражает эту двойственность. Например, задержка грузового поезда может привести к штрафам за нарушение контракта, а задержка пассажирского — к социальному недовольству. Это создает риск субъективных ошибок, что подчеркивает необходимость мониторинга.
Для повышения качества управления в современных автоматизированных иерархических системах необходим анализ уже принятых решений на различных уровнях иерархии.
Подразумевается, что если на одном из уровней принятия решений лицом, принимающее решение (ЛИР), было принято «плохое» (или
некачественное) решение, которое невозможно исправить для сохранения хорошей общей оценки качества функционирования управляемого объекта, то необходимо выявить такое «плохое» решение для того, чтобы выяснить причину его появления. Причиной, в частности, может быть недостоверная информация при принятии решения, недостаточная компетентность ЛПР и пр. В случае если причина кроется в некомпетентности ЛПР или неправильных должностных инструкциях, то необходимо провести дополнительное обучение ЛПР консультантом и/или изменить существующие должностные инструкции для того, чтобы в будущем на данном участке не возникало похожих проблем, и работа была более эффективной.
Мониторинг должен проводиться в режиме оффлайн, то есть уже после того, как решение было принято и реализовано, а также уже имеется достоверная информация обо всех факторах, которую следовало бы учитывать при его принятии.
Актуальность:
По данным РЖД (2022), около 23% задержек грузовых поездов связаны с ошибками в планировании и координации между диспетчерами. Внедрение цифровых систем управления позволяет сократить человеческий фактор, однако требует разработки инструментов для оценки качества принимаемых решений.
Цель исследования:
Разработка методики мониторинга решений в иерархической системе управления, направленной на минимизацию задержек и повышение эффективности использования инфраструктуры.
Примеры некачественных решений.
Кейс 1:
На станции «Бугуруслан» (промежуточная) диспетчер допустил задержку отправления грузового состава на 40 минут из-за неправильного определения приоритетности поездов. Это привело к каскадным задержкам на 3 соседних станциях.
Кейс 2:
Участковый диспетчер не учел ремонтные работы на перегоне «Похвистнево-Абдулино», что вызвало перенаправление 5 поездов и увеличение суммарной задержки на 2 часа.
Обучение ЛПР:
Для устранения подобных ошибок разработаны тренинги на симуляторе управления, где диспетчеры отрабатывают сценарии в условиях неполных данных. Эффективность обучения оценивается через показатель '1: после трёх месяцев тренировок среднее значение '1 повысилось с 0.65 до 0.82.
Описание объекта мониторинга.
Для реализации процедуры мониторинга качества решений был выбран участок диспетчерского управлений Куйбышевской железной дороги, начиная от станции Кинель и заканчивая станцией Абдулино. На данном участке находится 14 станций. Среди этих станций одна главная, а остальные промежуточные. На главной станции участковый диспетчер создает общий план движения поездов на участке с данными о времени прибытия и отправки поездов для каждой станции участка. Диспетчера промежуточных станций выполняют следующие основные функции:
- определяют очередность приемки и расформирования поездов,
- определяют очередность отправления поездов [2].
Структура системы управления диспетчерским участком приведена на рисунке 1.
Рис. 1. Схема управления.
Методика оценки качества решений.
Для оценки качества решений необходимо, прежде всего, определить показатель качества. В случае мониторинга решений при управлении диспетчерским участком таким показателем может быть величина, характеризующая отклонение реализованного графика движения поездов от установленного участковым диспетчером.
Показатели работы станции в установленный интервал времени будут зависеть от всей совокупности решений, принятых на этом интервале времени.
Решения будут оцениваться по следующей методике [3]. Пусть имеется последовательность решений , х2 ... хм, принятых несколькими источниками решений при управлении железнодорожным участком на заданном интервале времени, причем оценку необходимо получить только для первого решения, принятого на этом интервале. Полагаем, что задан показатель Р, равный суммарной задержке времени отправления поездов со станций данного диспетчерского участка на другие участки на заданном интервале времени по отношению к графику, установленному участковым диспетчером. Величина суммарной задержки будет зависеть, в общем случае, от всех решений, т.е.
, %2, ... Хм)
Показатель '1 качества решения х1 введем следующим образом:
г
Ш1 = <
AQ(Xl)
0, при AQ(x1) > С
1
1---—, при Л^(Х1) < С (Х)
В выражении (1) С - это максимально допустимая суммарная задержка отправления поездов с данного диспетчерского участка на другие участки в течение интервала времени, выбранного для оценки решений.
Величина AQ(x1) в (1) определяет потери качества функционирования объекта, обусловленные решением х1:
Вычисление показателя качества И^ (выражения (1) и (2)) осуществляется с использованием имитационной модели после завершения интервала оценивания [3].
Имитационная модель, использованная в исследовании, базируется на принципах дискретно-событийного моделирования (ДСМ). Этот метод широко применяется в логистике и управлении цепями поставок, так как позволяет анализировать сложные системы через последовательность дискретных событий. В контексте железнодорожного транспорта каждое событие — это прибытие, отправление или задержка поезда, которые изменяют состояние системы (например, занятость путей, загрузка станций).
1. Месарович М., Мако Д., Такахара И. Теория иерархических многоуровневых систем. М: Мир, 1973;
2. А.Ю. Павлов, Д.В. Евдокимов Сервисы платформы управления перевозочным процессом // Цифровая трансформация транспорта: Проблемы и перспективы материалы национальной научно-практической конференции «Цифровые технологии транспорта», посвященной 125-летию РУТ(МИИТ). -Москва: 2021;
3. Э.К. Лецкий, В.Е. Игнатов Аналитика систем управления // Цифровая трансформация транспорта: Проблемы и перспективы материалы национальной научно-практической конференции «Цифровые технологии транспорта», посвященной 125-летию РУТ(МИИТ). - Москва: 2021. - С. 238-242
AQ (х1п)) = шт Q(xllХ2.....хы)
Х2
Q (х1 ), Х2,...
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Bushaeva A.A., Vorobyeva M.A., Tyutin I.A.
Bushaeva A.A.
student
Russian University of Transport (MIIT) (Moscow, Russia)
Vorobyova M.A.
student
Russian University of Transport (MIIT) (Moscow, Russia)
Tyutin I.A.
Postgraduate Student, Assistant of the Department "Digital Technologies of Transport Process Management"
Russian University of Transport (MIIT) (Moscow, Russia)
QUALITY MONITORING SOLUTIONS IN A HIERARCHICAL MANAGEMENT SYSTEM RAILWAY TRANSPORT FACILITIES
Abstract: the article proposes a methodology for assessing the quality of solutions in a hierarchical railway transport management system based on simulation modeling. A mathematical model has been used as a key tool to quantify the impact of dispatchers' decisions on total train delays. An experimental check on the section of the Kuibyshev railway (Kinel-Abdulino) showed an 18% reduction in delays during the implementation of the monitoring system. The results can be applied to optimize management at both the regional and federal levels.
Keywords: decision quality, hierarchical management, dispatcher, simulation model.
