8.3 CALS - технологии

CALS - технологии (Continuous Acquisition and Life Cycle Support) - непрерывная поддержка жизненного цикла продукции. Родились эти технологии в середине 70-х годов в оборонном комплексе США.

Сегодня главным фактором экономического роста промышленного развития стран становится прогресс, достигнутый именно в области информационной технологии.

Такие технологии решают задачи интенсификации развития экономики за счет сведения к минимуму материальных и финансовых затрат при производстве и эксплуатации продукции.

Задача, которую решает CALS - технология - это создание единой информационной среды для всех этапов жизненного цикла и интеграция не только отдельных информационных технологий, но и различных электронных технологий, описание изделий на одном и том же этапе жизненного цикла применяемых на разных предприятиях. Иначе говоря CALS - технологии - это этап использования компьютерных технологий на котором интегрированы, автоматизированы системы управления проектными работами, предприятиями, интегрированной системой передачи данных на основе телекоммуникаций объединенных в единое целое.

Перечень этапов жизненного цикла продукции:

1. Маркетинг - изучение рынка.

2. Проектирование или разработка продукции.

3. Планирование и разработка процесса.

4. Закупка.

5. Производство.

6. Упаковка и хранение.

7. Реализация.

8. Установка и ввод в эксплуатацию.

9. Техническая помощь и обслуживание.

10. Эксплуатация и потребление.

11. Утилизация.

В основе CALS - технологии лежит набор интегрированных информационных моделей, т.е. моделей самого жизненного цикла и выполняемых в его ходе бизнес-процесс моделей изделий, моделей производственной и эксплуатационной среды. Причем информационная интеграция диктует и необходимость регламентирующих международных стандартов, описывающих правила электронного представления данных об изделии, производственной среде и процессах, а также правила обмена этими данными. Что дает CALS - технологии с точки зрения экономической эффективности? Потенциально - повышение качества и конкурентоспособности продукции, возможность выхода на рынок раньше конкурента (за счет сокращения продолжительности производственного цикла), уменьшение затрат на проектирование, производство и эксплуатацию продукта.

Лекция 9. Прикладные системы автоматизации учета транспортной работы и диспетчерского управления движением на базе навигационных систем

· Современные методы и средства определения местоположения и движения наземного транспорта

· Технологические составляющие навигационных систем

· Область применения автомобильных навигационных систем

· Назначение и особенности функционирования навигационных систем (на примере пассажирского автотранспорта)

9.1 Современные методы и средства определения местоположения и движения наземного транспорта

С момента появления компьютеров, размеры которых позволяли перемещать их на транспортных средствах, начали всерьез говорить об автомобильных навигационных системах. Более конкретные очертания подобные системы приняли с момента возникновения глобальных навигационных систем GPS (Global Positioning System, США) и ГЛОНАСС (Глобальной навигационной спутниковой системы, Россия), позволивших определять координаты любого объекта на земной поверхности.

В результате развития данных систем навигация шагнула из традиционных сфер использования (геодезия и картография, мореплавание, авиация) в автомобильный транспорт. Такой переход в значительной степени расширил область применения некогда узко специального понятия "навигационные технологии", связанные с определением географических координат на поверхности земного шара. Теперь понятие "навигация" все чаще используется на автомобильном транспорте. Навигационные системы позволяют увидеть местонахождение транспортного средства на электронной карте, проложить маршрут между пунктами отправления и назначения, причем в отдельных случаях с учетом сложившейся организации движения и ситуации на транспортно-дорожной сети.

Наиболее часто используемым устройством определения местоположения является навигационный приемник GPS, который принимает и обрабатывает сигналы нескольких спутников. Практически в любой точке земного шара можно одновременно наблюдать около 5 спутников.

Каждый спутник передает закодированный сигнал (его составной мастью является сигнал времени с данными), на основании которого приемник GPS может определить свое местоположение при условии, что в его попе зрения находится нужное количество спутников (не менее трех). Естественным недостатком навигационных систем является невозможность приема сигнала в тоннелях, зданиях и других местах с экранирующим действием.

Основой для расчета местоположения являются значения разности местного времени и времени отдельных спутников, по которым с учетом скорости света определяется расстояние между приемником и отдельными спутниками. Точность определения местоположения (по различным опубликованным данным) составляет порядка 20 м. Для дальнейшего повышения точности (особенна в условиях плохого приема сигнала в городах, тоннелях и т. п.) используется так называемая дифференциальная система позиционирования (DGPS) совместно с датчиком транспортного средства, определяющим пройденный путь (тахометром), и гироскопом. Гироскоп представляет собой навигационный прибор, основным элементом которого является быстро вращающийся ротор, закрепленный так, что ось его вращения может поворачиваться. Таким образом, гироскоп регистрирует все отклонения движения от прямой линии, а тахометр измеряет пройденное расстояние. Навигационный компьютер при выходе транспортного средства из зоны плохого приема и последующем определении его местоположения с помощью GPS сравнивает положение, определенное с помощью GPS, с реальной сетью дорог на цифровой карте. При использовании DGPS один и; приемников, называемый опорной станцией, располагается в месте координаты которого определены точно. Сравнивая известные координаты с измеренными GPS-приемник вырабатывает поправки и затем передает их по радиоканалу потребителям для уточнения своих координат. Все вышеописанное осуществляется в сочетании с точными цифровыми картами.

В настоящее время в реально внедряемых автоматизированных системах управления транспортом применяются следующие методы определения местоположения транспортного средства:

· спутниковая навигация;

· локальная навигация;

· гибридные навигационные системы.

При использовании спутниковой навигации местоположение подвижной единицы определяется по сигналам глобальной спутниковой системы (GPS/ГЛОНАСС). В данном случае на транспортном средстве необходимо наличие навигационного приемника, который обеспечивает прием сигналов от спутников и вычисление координат транспортного средства на местности.

Основными преимуществами метода спутниковой навигации являются непрерывность контроля и отсутствие необходимости установки какой-либо аппаратуры (типа автоматизированных контрольных пунктов, радиомаяков и др.) на маршрутной сети. Основной недостаток данного метода - относительно высокая стоимость бортового оборудования.

При использовании локальной навигации факт проследования транспортным средством определенной контрольной точки определяется по сигналам специальной аппаратуры, устанавливаемой по маршруту следования транспортного средства (как правило, на маршрутной сети городского и пригородного транспорта).

В развитых городских системах используются различные типы радиотехнических средств локальной навигации: устройства контрольного пункта (УКП), радиометки, радиомаяки. Маяки располагаются вдоль дорог и определяют местоположение транспортного средства с датчиком относительно соответствующего маяка. Эта информация передается в центр управления, где определяется положение соответствующего транспортного средства на местности.

Основным преимуществом локальной навигации является относительно невысокая стоимость бортового оборудования. Основные недостатки данного метода связаны с необходимостью установки аппаратуры контрольных пунктов на маршрутах и с дискретностью контроля местоположения транспортного средства (контроль и сопровождение обеспечиваются только в определенных точках).

При использовании гибридных навигационных систем местоположение подвижной единицы определяется с помощью сочетания двух вышеперечисленных методов. С точки зрения затрат автотранспортных предприятий данный метод является "золотой серединой", так как сочетает полный контроль транспортных средств на сложных маршрутах (как правило, пригородных) и выборочный контроль на отдельных узловых транспортных развязках транспортно-дорожной сети.

9.2 Технологические составляющие навигационных систем

Навигационные системы обеспечивают возможность оперативного управления перевозками, фиксации фактически выполненной транспортной работы за счет сбора, передачи и обработки информации о местоположении транспортных средств, доступа к этой информации всех заинтересованных участников транспортного процесса.

Можно выделить следующие основные технологические составляющие навигационных систем:

· средства получения навигационных отметок;

· средства фиксации и хранения навигационных отметок на борту автомобиля;

· средства передачи данных с борта автомобиля в диспетчерские пункты;

· программно-технические средства обработки информации.

К средствам получения и фиксации навигационных отметок относятся спутниковые антенны, спутниковые приемники (ГЛОНАСС/GPS). Оборудование локальной навигации - устройства подвижной единицы, взаимодействующие с устройствами контрольных пунктов локальной навигации в момент прохождения транспортным средством специального контрольного пункта в узловых точках маршрутной сети.

Для фиксации и хранения навигационных отметок на борту автомобиля используются бортовые контроллеры и автономные навигационные регистраторы транспортной работы (РАТР-Н) типа "черный ящик", который состоит из навигационного приемника (с контроллером и радиомодемом) и радиостанции "ближнего" радиоканала. Посредством данной радиостанции осуществляется (в автоматическом режиме) выгрузка навигационных данных на АТП или на маршруте (при условии наличия базовой станции на маршрутной сети).

При оборудовании приборами РАТР-Н, например, городских маршрутных автобусов, не имеющих средств оперативной радиосвязи с радиоцентром, обеспечивается запись истории движения и скоростных режимов транспортного средства в любой точке маршрута (также и вне маршрута) за счет регистрации навигационных данных в памяти бортового блока. При возврате в парк или подходе к оборудованной контрольной точке маршрута (например, в центре топологической звезды маршрутной сети городского пассажирского транспорта) происходит считывание накопленных данных о движении в компьютер диспетчерского пункта. При этом обеспечивается не только учет фактической работы на линии, но и оперативное управление городскими пассажирскими перевозками (с учетом темпа обновления данных один раз за рейс). Преимуществом данного варианта является то, что в перспективе, по мере наличия финансовых средств, регистраторы автономные транспортные навигационные (РАТР-Н) могут поэтапно доукомплектовываться средствами оперативной радиосвязи (например, средствами сотовой связи) без переработки контроллеров. Таким образом, реализуется идеология поэтапного создания полнофункциональной радионавигационной системы. При этом на первом этапе обеспечивается 100%-ый объективный инструментальный учет транспортной работы.

В качестве средств передачи данных с борта автомобиля в диспетчерские пункты могут служить:

· технические средства, использующие "ближний" радиоканал (200...300м);

· радиостанции УКВ-радиосвязи (однозоновой - до 50 км и многозоновой - до 100 км и более);

· радиостанции транкинговой радиосвязи;

· радиотелефоны мобильной сотовой связи стандарта GSM;

· радиотелефоны спутниковой связи.

В автотранспортном средстве может быть установлен целый ряд дополнительных специализированных устройств, таких как "тревожная кнопка SOS", дисплей - индикатор водителя, средства контроля оплаты проезда и подсчета количества пассажиров (валидатор, турникет) и т.д. Транспортное средство может также быть оборудовано устройствами для автоматического подсчета количества входящих и выходящих пассажиров (для пассажирских ДТП). В данном случае инфракрасные и тепловые приемоизлучатели располагаются в дверях автобуса, блоки анализатора и контроллера обеспечивают накопление данных о пассажирах с фиксацией места входа-выхода по данным спутниковой навигации. Выгрузка данных в конце смены осуществляется в парке автоматически по радиоканалу "ближнего" действия - при условии наличия базовой станции, принимающей данную информацию.

Средствами связи оборудуются и диспетчерские центры (базовое радиотехническое оборудование), а также распределенные корпоративные и локальные вычислительные сети, объединяющие компьютеры диспетчерского центра, автотранспортных предприятий и управляющих структур.

К программно-техническим средствам обработки информации относятся:

· компьютеры и периферийное оборудование;

· кабельные системы и коммутационное оборудование локальных сетей;

· системное программное обеспечение;

· системы управления базами данных (СУБД);

· прикладное программное обеспечение.

Как правило, прикладное программное обеспечение позволяет взаимодействовать с информацией, хранящейся в базах данных (навигационные отметки, объекты транспортной инфраструктуры и т.п.), и картографической информацией.

9.3 Область применения автомобильных навигационных систем

Навигационные системы используются на: автотранспорте личного пользования (как правило, легковые автомобили); грузовом автотранспорте; пассажирском автотранспорте.

Навигационные системы на автотранспорте личного пользования (индивидуальном транспортном средстве), как правило, представляют собой системы без учета динамики изменения дорожных условий (типа VNCS - Vehicle Navigation and Communication System). Данные системы основаны на применении компактного диска (CD ROM) в транспортном средстве с дисплеем, изображающим карту страны, области или города.

Суть работы таких систем заключается в том, что водитель задает место назначения своей поездки, и ему с помощью цифровой карты (либо синтезатором речи) предлагается оптимальный маршрут движения. При этом местоположение его автомобиля определяется автоматически в момент активизации системы. Дальнейшее уточнение местоположения осуществляется с помощью коррекции в зависимости от движения транспортного средства по реальной карте.

Для грузового автотранспорта используются в основном системы так называемой динамической навигации. Они способны предлагать водителю маршрут движения с учетом фактических условий движения на дорожной сети.

Наиболее развитой навигационной системой в транспортном средстве является навигация on-line (когда транспортное средство сообщает свои координаты вышестоящему центру посредством коммуникационного канала). При этом определенный диспетчерский центр рассчитывает оптимальную трассу с учетом реальных условий движения и передает данные расчета водителю.

Все существующие навигационные системы способны давать высокое разрешение предоставления информации. Планируемый маршрут в сочетании с актуальным местоположением автомобиля служит в качестве источника информации для отображения транспортного средства на карте, выводимой на дисплей. Пользователь может на карте прочитать название улицы, по которой он едет, или расстояние до следующего перекрестка.

Особое внимание необходимо уделять времени вывода информации. Это может оказаться очень важным в случае скоростных дорог, когда необходимо предоставлять сведения с определенным опережением, для того чтобы водитель мог своевременно реагировать. При установке большего масштаба на дисплее можно отображать названия улиц и отдельные перекрестки, что может оказаться полезным при проезде через населенные пункты.

Использование навигационных систем на пассажирских предприятиях связано с более сложными технологическими решениями, основанными на планировании транспортной работы (построение маршрутной сети, расчет расписания, формирование суточных нарядов), автоматическом мониторинге движения автобусов и оперативном диспетчерском управлении, получении выходных (отчетных) форм о работе подвижного состава на линии. Более подробно особенности функционирования автомобильных навигационных систем на примере пассажирского транспорта рассмотрены в последующих разделах.

9.4 Назначение и особенности функционирования навигационных систем (на примере пассажирского автотранспорта)

На пассажирском транспорте навигационные системы используются для оперативного управления движением и учета фактически выполненной транспортной работы. В основном это связано с работой так называемых автоматизированных систем диспетчерского управления (АСДУ). Дальнейшее рассмотрение особенностей функционирования навигационных систем на пассажирском транспорте будет проводиться в рамках функционирования АСДУ.

Внедрение навигационных систем на пассажирских предприятиях направлено на решение следующих базовых задач.

1. Информационное обеспечение перевозок: ведение паспортов маршрутов, расчет расписаний движения, формирование электронной карты города и пригородной зоны (нанесение и корректировка маршрутной сети), составление оперативных сменно-суточных заданий (нарядов) и т.д.

2. Оперативное управление движением.

3. Формирование и вывод оперативных справок и выходных отчетных форм в конце смены.

В свою очередь, оперативное управление движением заключается в решении следующего блока задач: автоматизированный контроль процесса выпуска подвижного состава на линию и его возврата в парк; автоматизированный контроль движения транспортных средств, формирование и выдача сообщений об отклонениях от графиков движения отдельных подвижных единиц; реализация управленческих воздействий диспетчера (корректировка графиков движения, выпуск резервного транспорта, изменение расписания движения и т.п.).

В основном управляющие воздействия диспетчера доводятся до водителей в сеансах радиосвязи, но при наличии соответствующего оборудования (например, бортового дисплея водителя) возможна отправка текстового сообщения, также, если используется радиотелефон мобильной сотовой связи, это может быть реализовано посредством "коротких текстовых сообщений" (SMS).

Зарубежный и отечественный опыт эксплуатации АСДУ на базе спутниковой навигации показывает, что внедрение таких систем приводит к сокращению численности транспортных средств, необходимых для выполнения конкретной транспортной работы. При этом зависимость эффективности системы от ее масштабов является нелинейной. Это достигается за счет получения возможности организации централизованного управления всем парком подвижных средств с учетом фактически складывающейся обстановки в реальном масштабе времени.

Внедрение навигационных систем позволяет производить объективную оценку результатов работы водителей и диспетчеров. Что исключает основания для потенциальных конфликтов в трудовых коллективах, связанных с оценкой выполненных работ, необоснованным предоставлением более "выгодных" условий и транспортных заданий и т.д. После внедрения системы каждый участник перевозочного процесса в любой момент времени может получить информацию о результатах своей работы. При этом полностью исключается возможность влияния на этот процесс субъективных факторов. Таким образом, указанные системы позволяют повысить объективность оценки труда участников перевозочного процесса и исключить некоторые предпосылки для трудовых конфликтов.

Эффективность АСДУ значительно повышается, если задействованы все виды пассажирского транспорта в городской черте и пригородной зоне, а также при осуществлении диспетчерского управления специальным и технологическим транспортом (как правило, это автомобили безопасности движения, тягачи, аварийно-ремонтные машины и т.д.).

Литература

Основная литература

1. Постолит А.В., Власов В.М., Ефименко Д.Б. Информационное обеспечение автотранспортных систем. Учебное пособие МАДИ (ГТУ): Под ред. В.М. Власова. - М., 2004. - 242 с.

2. Аринин И.Н., Коновалов С.И., Баженов Ю.В. Техническая эксплуатация автомобилей/ Серия "Высшее профессионально образование". - Ростов н/Д: Феникс, 2004. - 320 с.

3. Вуколов Э.А. Основы статистического анализа. Практикум по статистическим методам и исследованию операций с использованием пакетов STATISTICA и EXCEL: учебное пособие. - М.: Форум ИНФРА-М, 2004, - 464 с.

4. Леонтьев В.П. Новейшая энциклопедия персонального компьютера, 2003. - 5-е изд. перераб. и доп. - М.: ОЛМА-ПРЕСС, 2003. - 957 с.: ил.

5. Экономическая информатика: Учебник / под ред. В.П. Косарева и Л.В. Кремина. - М.: Финансы и статистика, 2002.

6. Вейскас Д. Эффективная работа с Ассеss 2000. - Спб.: Питер, 2001.

7. Гарнаев А.Ю. Excel. VBA. Internet в экономике и финансах.- СПб.: БХВ-Петербург, 2001.

8. Microsoft Excel 2000: Справочник / Под ред. Б. Карпова 2 - е изд. - Спб. Питер, 2001.

9. Информационные технологии (для экономиста): Учебное пособие / Под общ. ред. А.К. Волкова. - М.: ИНФРА-М, 2001.

10. Информатика. Базовый курс / Симонович С.В. и др. - СПб: Питер, 2001.

11. Могилев А.В. и др. Информатика: Учеб. пособие для студ. Пед. вузов.- М.: Изд. Центр "Академия", 2000.

12. Беленкий Ю., Власенко С. Microsoft Word 2000. - Спб.: БХВ - Петербург, 2000.

13. Компьютерные системы и сети: Учеб. пособие / В.П. Косарев и др. - М.: Финансы и статистика, 2000.

14. В.С. Лукинский и др. Логистика автомобильного транспорта. Концепция, Методы, Модели. - М.: Финансы и статистика, 2000.

15. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. - СПб.: Питер, 2000

16. Microsoft Office 2000, (XP): Справочник / Под ред. Колесникова. - Спб.: Питер, 1999.

Дополнительная литература

17. Бекаревич Ю.Б., Пушкина Н.В., Смирнова Е.Ю. Управление базами данных. - СПб.: Изд. СПбГУ, 1999.

18. Горев А., Ахаян Р., и др. Эффективная работа с СУБД. - СПб.: Питер, 1997.

19. Гук М. Аппаратные средства IBM PC. СПб.: Питер, 1999.

20. Коренков И.П. Основы автоматизированного проектирования. М.: Изд. МГТУ, 2000.

21. Смирнова Г.Н., Сорокин А.А., Тельнов Ю.Ф. Проектирование экономических информационных систем. М. Финансы и статистика, 2001.

Размещено на Allbest.ru