Отчет о научно-исследовательской работе

Нормативные ссылки 10

Нормоконтроль 11

Определения 12

Обозначения и сокращения 14

Введение 15

1ЭТАП 1. Выбор направления исследований. Теоретические исследования поставленных перед НИР задач 17

1.1Аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках НИР 17

1.1.1Анализ современных тенденций в области повышения эффективности управления ресурсами организаций в реальном времени 17

1.1.2Анализ современных компьютерных методов и средств повышения эффективности использования ресурсов организаций 23

1.1.3Анализ основных особенностей и перспектив применения мультиагентных технологий для повышения эффективности распределения, планирования и оптимизации ресурсов в реальном времени 28

1.1.4Анализ основных особенностей и перспектив технологии представления и обработки знаний для поддержки процессов согласованного принятия решений при управлении ресурсами организаций 32

1.1.5Тенденции развития и применение информационных технологий в области обеспечения железнодорожного движения 36

1.1.6Выводы и предложения по результатам проведенных анализа и исследований 38

1.2Теоретические исследования и анализ задачи управления пассажирскими перевозками, а также управления высокоскоростным транспортом 40

1.2.1Анализ задачи управления пассажирскими перевозками высокоскоростным транспортом 40

1.2.2Особенности инфраструктуры РЖД 43

1.2.3Анализ возможности применения мультиагентного подхода для адаптивного планирования и динамического управления расписанием для минимизации отклонения от графика высокоскоростного железнодорожного транспорта 51

1.2.4Выводы и предложения по результатам проведенных анализа и исследований 54

1.3Анализ задачи адаптивного планирования и динамического управления расписанием для минимизации отклонения от графика высокоскоростного железнодорожного транспорта 55

1.4Анализ современного состояния методов и средств динамического планирования подвижных объектов применительно к инфраструктуре РЖД в реальном времени 55

1.5Разработка программного мультиагентного подхода к построению процессов управления ЖД ресурсами 56

1.5.1Разработка формализованных моделей индивидуального планирования ключевых ресурсов инфраструктуры РЖД 56

1.5.2Разработка метода согласованного адаптивного управления расписанием движения поездов на основе мультиагентного подхода. Разработка логики агентов активных сущностей предметной области, позволяющих реализовать полный цикл реакции на события, планирование и исполнение планов в реальном времени 62

1.5.3Описание мира агентов 65

1.5.4Примеры разрешения конфликтных ситуаций 67

1.5.5Разработка структуры данных и алгоритмов принятия решений, а также протоколов проведения переговоров агентами в ходе динамического планирования ресурсов, включая выявление конфликтов, согласованную подвижку и перераспределение операций во времени 68

1.5.6Разработка моделей взаимодействий агентов, позволяющих осуществлять взаимные уступки во имя общей цели системы 98

1.5.7Алгоритмы разрешения конфликтов при резервировании блок-участков за счет изменения скорости движения и длительности остановок 102

1.5.8Алгоритм разрешения конфликтов по всему расписанию 105

1.5.9Выводы и предложения по результатам проведенных анализа и исследований 106

1.6Разработка принципов построения сетецентрических интеллектуальных систем для согласованного планирования ресурсов РЖД, способных к согласованному коллективному взаимодействию в реальном времени, на основе баз знаний и мультиагентных технологий 106

1.6.1Выводы и предложения по результатам проведенных анализа и исследований 112

1.7Разработка программной модели 112

1.7.1Разработка спецификации требований к программной модели управления движением поездов 112

1.7.2Разработка бизнес-модели и модели вариантов использования системы 113

1.7.3Характеристика объекта автоматизации 115

1.7.4KPI’s системы 117

1.7.5Выводы и предложения по результатам проведенных анализа и исследований 118

1.8Разработка экспериментального образца системы, позволяющего осуществлять адаптивное динамическое планирование в рамках одного модуля планирования 118

1.8.1Описание структуры и принципов работы модуля планирования 118

1.8.2Интерфейсы, примеры интерфейсов, реализованных на основе алгоритма разрешения конфликтов по всему расписанию 126

1.8.3Выводы и предложения по результатам проведенных анализа и исследований 131

2ЭТАП 2. Экспериментальные исследования поставленных перед НИР задач 132

2.1Разработка частного технического задания на создание экспериментального образца по ГОСТ 34.602-89. 132

2.2Разработка структуры онтологии инфраструктуры РЖД, включая базовые классы, концепты, отношения, свойства и атрибуты инфраструктуры РЖД, используемые в процессе планирования, для настройки на конкретные примеры применения 132

2.2.1Онтологический подход к описанию знаний предметной области 132

2.2.2Онтологический базис, способы представления онтологии 137

2.2.3Структура онтологии инфраструктуры РЖД 141

2.3Разработка принципов создания и редактирования онтологий и сцен, содержащих оперативную информацию о ситуации на участке направления, в виде семантических сетей 155

2.4Разработка методов и средств редактирования сцен для решения задач управления ресурсами на участке направления 157

2.5Разработка архитектуры распределённой адаптивной р2р сети системы для согласованного планирования объектов инфраструктуры РЖД. 160

2.6Описание архитектуры решения через взаимодействие планировщиков разных уровней 165

2.7Разработка компонентов адаптивной р2р платформы для автоматизации планирования ресурсов РЖД 173

2.8Разработка средств для обеспечения возможности двустороннего непрерывного человеко-машинного диалога системы с лицами, принимающими решения 175

2.9Разработка методов интеграционной платформы, обеспечивающей взаимодействие частей системы 181

2.10Разработка программы и методики экспериментальных исследований 182

2.11 Онтологическая настройка ЭО на предметную область для проведения исследований и экспериментов 183

2.11.1Принципы создания онтологии 184

2.11.2Принцип редактирования онтологий 184

2.11.3Принцип редактирования сцен 185

2.11.4Общий пример редактирования онтологии и сцены с конкретной ситуацией на участке направления. 185

2.12Проведение экспериментальных исследований. Оформление актов и протоколов экспериментальных исследований 187

3ЭТАП 3. Обобщение и оценка результатов исследований 188

3.1Программная реализация разработанных методов в виде ЭО сетецентрической системы планирования, обеспечивающей согласованную работу двух модулей 188

3.1.1Описание сетецентрического подхода при планировании 188

3.1.2 Принцип работы 189

3.1.3Входные и выходные данные 191

3.1.4Развитие 192

3.2Анализ полученных результатов и подготовка рекомендаций по дальнейшему развитию подхода и созданию промышленной версии системы для ее внедрения в эксплуатационную работу ОАО «РЖД» 192

3.2.1Сетецентрический подход к управлению сложными системами 193

3.2.2Интеграционная платформа 194

3.3Проведение технико-экономической оценки рыночно-экономической оценки рыночного потенциала полученных результатов 198

3.3.1Направления применения сетецентрических разработок 198

3.3.2 Возможности использования результатов НИР для решения других задач 201

3.3.3 Вариант использования сетецентрической системы на основе разработанной архитектуры 202

3.3.4 Вывод о созданной архитектуре сетецентрической системы 207

3.3.5Варианты использования сетецентрических систем с разработкой новой архитектуры системы 208

Заключение 213

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 216