История разработки автоматизированных информационных систем, предназначенных для использования на водном транспорте. Программы, обеспечивающие контроль движения грузов в порту. Построение графика движения флота и контроль дислокации морских судов.
Аннотация к работе
Несколько лет назад на вопрос: «Сколько у вас ЭВМ?» - в одном из пароходств автору ответили: «Мы на машинах сидим. Когда в 1986 году в Московском речном пароходстве разрабатывалась система АСУ «Диспетчер» и были собраны на семинар диспетчера со всех портов, они возмущались: «Как? Автор же помнит, как на одном из всесоюзных совещаний по проблеме внедрения вычислительной техники на транспорте, проходившем в Ленинграде со вступительной речью члена Политбюро ЦК КПСС, один из докладчиков, руководитель крупного передового предприятия, восхищался: «Вот какая машина умная. В Министерстве транспорта, в портах и пароходствах нарушится работа, если локальная вычислительная сеть (ЛВС) выйдет из строя. Выпускники институтов водного транспорта не могут рассчитывать на приличную работу, если они не освоили в нужном объеме работу с ПЭВМ, Word’ом, Excel, ЛВС, базами данных, понятия об Интернете, спутниковой связи и радионавигации, направления совершенствования автоматизированных систем управления (АСУ).
Введение
Информатика, применение вычислительной техники и средств телекоммуникации для управления непрерывно и высокими темпами развиваются. Когда автор впервые в 1964 г. сел за пульт электронной вычислительной машины (ЭВМ) Урал-4, характеристики этого монстра (по габаритам), занимавшего большой зал, были (по быстродействию, объему оперативной памяти и др.) в тысячи (!) раз хуже характеристик современных настольных персональных электронных вычислительных машин (ПЭВМ). Причем машин этих было мало, они устанавливались только в солидных институтах, и получить машинное время на них можно было только ночью. С тех пор сменилось несколько поколений ЭВМ, и их довольно много. Несколько лет назад на вопрос: «Сколько у вас ЭВМ?» - в одном из пароходств автору ответили: «Мы на машинах сидим. Другое дело - какие задачи решаем».
Когда в Волжском объединенном речном пароходстве не было ЭВМ, три десятка женщин обрабатывали за месяц мешки дорожных ведомостей и путевых журналов судов на перфорационной технике, и при этом отчеты выдавались полтора месяца спустя после отчетного месяца. С появлением ЭВМ об этом забыли (разве только пенсионерки помнят, что им пришлось переквалифицироваться и перейти на другую работу).
Изменилось отношение людей к вычислительной технике. Когда в 1986 году в Московском речном пароходстве разрабатывалась система АСУ «Диспетчер» и были собраны на семинар диспетчера со всех портов, они возмущались: «Как? Нас, диспетчеров, усадить за клавиатуру?». Теперь же каждый сотрудник будет считать себя ущербленным, если у него нет ПЭВМ.
Изменились и знания людей в этой области. Теперь в газетах, по телевидению, в рекламе мы обязательно видим адреса электронной почты, сайтов Интернета. Автор же помнит, как на одном из всесоюзных совещаний по проблеме внедрения вычислительной техники на транспорте, проходившем в Ленинграде со вступительной речью члена Политбюро ЦК КПСС, один из докладчиков, руководитель крупного передового предприятия, восхищался: «Вот какая машина умная. Когда мы заложили в нее неправильную информацию, она взяла и изорвала перфокарты» (нет теперь перфокарт).
Что говорить о взрослых - вот дети… Когда автор подарил 12-летнему внуку компьютер, очень скоро внук оказал консультацию подзабывшему деду, что при установке электронной почты в случае тонального вызова нужно к номеру телефона добавить латинскую букву «p» впереди, а не сзади (а этого нигде не написано). Дети рождаются со склонностью к компьютерам, наша задача эту склонность развивать.
Теперь на каждом шагу мы имеем дело с ЭВМ. В газетах, по телевидению, в рекламе сообщаются адреса электронной почты и сайтов Интернета. В сберкассе, в кассе аэрофлота, в железнодорожной кассе, в милиции, наконец, - везде работают за компьютерами. Если компьютерная система ненадолго выйдет из строя, нас не смогут обслужить, будем ждать. В Министерстве транспорта, в портах и пароходствах нарушится работа, если локальная вычислительная сеть (ЛВС) выйдет из строя.
Выпускники институтов водного транспорта не могут рассчитывать на приличную работу, если они не освоили в нужном объеме работу с ПЭВМ, Word’ом, Excel, ЛВС, базами данных, понятия об Интернете, спутниковой связи и радионавигации, направления совершенствования автоматизированных систем управления (АСУ). Впрочем, сейчас многие студенты имеют дома ПЭВМ.
Сказанное выше не означает, что в деле применения вычислительной техники и телекоммуникаций все гладко. Наоборот, в этом деле имеется множество проблем, и возникают новые проблемы по мере продвижения вперед.
Все познается в сравнении. Если сравнивать с упомянутым 1964 годом, то нужно разделить какое-то число имеющегося сейчас на ноль и получим бесконечность. Если же сравнивать с тем, что нужно и что довольно ясно видно, то при делении имеющегося на нужное получим малую величину. В сравнении с обозримым будущим на водном транспорте мало разработано эффективных баз данных (БД), АСУ, особенно решающих задачи оптимизации транспортного процесса. Имеются специфические компьютерные проблемы - недостаточная надежность технических средств, вирусы, несанкционированная реклама и мошенничество в Интернете. Все эти и другие проблемы постепенно решаются.
Разумеется, трудоемкая и дорогостоящая работа по внедрению вычислительной техники и средств телекоммуникации выполняется не потому, что компьютер красиво выглядит и за ним приятно работать. Экономическая эффективность разработок - вот обязательное условие их выполнения. Автоматизация рутинной обработки больших объемов информации, повышение точности расчетов, оптимизация принимаемых решений - это некоторые из факторов, способствующих экономической эффективности АСУ. В последней главе книги они рассматриваются подробно.
Настоящая книга (вместе с сопровождающими ее лабораторными работами) ставит целью научить возможных пользователей работе в АСУ. Следовательно, она должна дать ответы на многие вопросы. Эти вопросы перечислены в оглавлении книги.
Автор надеется, что в значительной мере на эти и другие вопросы удалось ответить.
В заглавие книги поставлен термин АСУ. При этом следует иметь в виду, что на практике и в литературе используются и другие термины - информационные системы, компьютерные системы, системы обработки данных и др. В книге все они обобщаются термином АСУ, в соответствии с государственным стандартом ГОСТ 34.003-90.
На некоторых страницах книги для конкретности изложения приводятся численные значения характеристик технических средств, их цен. Разумеется, они приведены по состоянию на конец 2005 г. и будут изменяться, как в результате непрерывного и быстрого развития технических средств, так и в результате той ценовой ситуации, которая будет складываться в нашем глобальном мире. Автору было бы интересно посмотреть, какие значения следовало бы написать на этих страницах через 5-7 лет, за которые сменяются поколения вычислительной техники. информационная система груз порт судно
Немного истории разработки АСУ на водном транспорте
На водном транспорте, как и в других отраслях, давно осознана мысль, что эффективное управление сложными транспортными процессами и разветвленным транспортным хозяйством невозможно без современных технических вычислительных и телекоммуникационных средств. История информатизации на водном транспорте включает 4 этапа. В 1960-е годы создавались первые вычислительные центры, в первую очередь Главные вычислительные центры (ГВЦ) тогдашних министерств морского и речного флота, затем в крупных морских и речных пароходствах, приобретался опыт разработки и решения ряда инженерных задач. Появилось много молодых людей, с энтузиазмом работавших на этом тогда новом направлении. 1970-е годы стали этапом планомерного создания автоматизированных систем управления. Это делалось по планам Государственного комитета по науке и технике (ГКНТ). 1980-е годы характеризуются массовым внедрением задач учета и отчетности, а также довольно широкими работами в области технологического (диспетчерского) управления транспортными процессами с применением не только вычислительной техники, но и средств связи. И наконец, 1991 год можно четко обозначить как начало нового этапа.
Основой развития информационных технологий за период с 1991 г. явилась полная смена парка вычислительной техники. Если на начало рассматриваемого периода основу парка вычислительной техники составляли машины ЕС-1022, ЕС-1035, СМ-1420, СМ-1630, ЕС-1840, Роботрон-1715, то в настоящее время этих машин давно нет. Во всех водных предприятиях вычислительная техника представлена IBM-совместимыми ЭВМ модификаций от РС АТ до мощных серверов и машин класса mainframe. Следует заметить, что вычислительная техника приобреталась несмотря на трудные финансовые условия, в которые первоначально попали предприятия водного транспорта в рассматриваемый период, и при отсутствии жесткого регламентирования "сверху", которое было в прошлом. Одновременно со сменой парка вычислительной техники, реформированием управления отраслью происходила смена программного обеспечения, переработка ранее внедренных и разработка ряда новых задач, внедрение новых информационных технологий, модификация и становление организационных структур информатики и связи.
В начале 90-х годов прошлого века в Росморфлот и Росречфлот созданы локальные вычислительные сети под управлением операционной системы Netware 3.11, осуществляется доступ в Интернет.
Как сказано выше, уже в 80-е годы, наряду с массовым внедрением задач учета и отчетности, разрабатывались сложные системы, связанные с управлением флотом и портами. Рассмотрим кратко основные из них.
Движение грузов в порту
Эта подсистема уже тогда получила довольно широкое распространение в морских и некоторых речных портах. Она отслеживала по перевозочным документам движение каждой партии груза в порту, от прибытия в порт до отправления или выдачи получателю. Она охватывала тарно-штучные и особенно контейнерные грузы (в морской терминологии - генеральные). В любой момент можно было получить данные о том, какие грузы на каком складе находятся, каков срок их хранения. Это очень важно для портов, обрабатывающих большие объемы таких грузов. Технической базой тогда были ЭВМ СМ-4, с операционной системой и языком программирования Диамс (MSM). Сейчас такие подсистемы работают на базе другой техники, характеристики которой на два порядка выше.
График движения флота
Эта подсистема имела большое значение для смежных речных пароходств центральных и северо-западных бассейнов. В то время пароходства не были разделены, все порты входили в их состав. Следовало спланировать расстановку разнообразных типов грузового флота по многочисленным линиям на навигацию, а затем на месяц. Таким образом, задачи этой подсистемы не были оперативными (ежесуточными), но отличались большой алгоритмической сложностью, так как возможных сочетаний расстановки судов имеется очень много. Разные суда или составы имеют разные экономические характеристики работы на разных линиях. Это зависит от многих факторов - скорости, возможной загрузки, удельных расходов в сутки хода и в сутки стоянки и др. Нужно найти оптимальный план. Расчеты производились по критериям минимума эксплуатационных расходов при заданном объеме перевозок, использовались и другие критерии. Расчеты производились в ГВЦ Минречфлота на ЭВМ ЕС-1022 или в одном из смежных пароходств. С началом приватизации, с разделением флота пароходства на несколько судовладельцев, с выделением портов из состава пароходств эти задачи резко усложнились и приобрели другой смысл, а главное - не стало единого хозяина всего флота. Поэтому подсистема в централизованном виде прекратила существование. Но эти задачи имеют большое значение и в новых условиях хозяйствования, и в дальнейшем могут быть возобновлены в другой постановке.
Дислокация морских судов
Морские суда ежесуточно по КВ радиосвязи передавали сообщения в ГВЦ Минморфлота по установленным формам - «Порт», «Отход», «Море». В сообщениях указывались координаты, сведения о грузе, порте назначения, о запасах топлива и воды и некоторые другие. В ГВЦ Минморфлота ежесуточно выдавались сводки по всему флоту. Аналогичная подсистема работала по судам «река-море» плавания в ГВЦ Минречфлота. В дальнейшем эти подсистемы были переведены на системы спутниковой связи и радионавигации и стали не централизованными, а разделенными по судовладельцам.
С 2002 г. функционирует Система мониторинга судов «Виктория». Однако у нее пока нет 100%-ного охвата морских судов, поскольку нет обязательного для судовладельцев правового норматива о регистрации судов в СМС «Виктория».
АСУ ТП «Канал»
Эта система была создана и работала на Волго-Донском судоходном канале. Он имеет 13 шлюзов на протяжении 101 км. Пропускная способность канала в то время была почти исчерпана (она и сейчас недостаточна), простои флота и повышенная опасность были и остаются сопровождающими реалиями судопропуска. Основной входной оперативной информацией системы были: · сигналы датчиков уровня воды, открытия/закрытия ворот на шлюзах; они и до АСУ ТП были, но сигналы поступали только на пульт начальника вахты каждого шлюза, а нужно было их довести до ЭВМ главной диспетчерской;
· номера подходящих и проходящих судов, их вид (пассажирские, нефтеналивные, буксирные, грузовые, груженые или порожние); номера оперативно присваивались и затем вводились начальником вахты шлюза, ими для компактности отражения на экране заменялись длинные названия.
В главной диспетчерской канала находился экран размером 10 на 2 метра. На экране отображалась трасса канала, шлюзы, уровень воды в них, открытие и закрытие ворот, номера судов в межшлюзовых бьефах (в том или другом направлении). Это и было основой работы главного диспетчера, формулирования им команд для начальников вахт шлюзов. Технической основой системы были каналы связи от шлюзов в главную диспетчерскую и ЭВМ СМ-1630. Эта ЭВМ имела характеристики: ОЗУ - 64 КБ (!), ВЗУ - 4 съемных диска по 3 МБ. Правда, она была в принципе многозадачной, ОЗУ разделялось на сопровождение дисплея главного диспетчера, на сопровождение главного экрана и на дисплей журнала шлюзований и учета. Конечно, такие характеристики ЭВМ недостаточны для такой системы, и она работала недостаточно быстро и со сбоями. С началом перестройки возникли проблемы с финансированием и в конце концов от системы остались учетные функции.
Но проблема совершенствования судопропуска остается, и при стабилизации экономики о ней вспомнят на другом техническом уровне.
АСУ «Диспетчер»
Это была наиболее «продвинутая» система, и о ней нужно сказать несколько подробнее. По плану ГКНТ она была разработана первоначально для Московского речного пароходства (МРП), а затем внедрена в Волжском объединенном пароходстве. Рассмотрим только МРП, в котором система работала с 1987 по 1996 г.
Были организованы ВЦ пароходства и информационно-вычислительные пункты (ИВП) в портах: Рыбинск, Углич, Тверь, Московский Северный, Московский Западный, Московский Южный, Коломна, Рязань, Касимов. В них было установлено по 2 ЭВМ СМ-4 (это требование дублирования для надежности, в некоторых портах оно не было соблюдено). К ЭВМ были присоединены дисплеи во всех диспетчерских пароходства, портов и в главной диспетчерской Управления канала им. Москвы (УКИМ). ИВП были соединены выделенными каналами ведомственной проводной связи с ВЦ пароходства (через модемы). Программное обеспечение составляли операционная система и язык программирования Диамс (MSM) и специально разработанные программы. Этот язык позволял очень эффективно использовать очень скромную оперативную и внешнюю память (128 КБ и 12 МБ, для архива магнитные ленты).
Подсистема АСУ «Диспетчер» - «Диспетчер-Флот» работала в реальном режиме времени, т.е. в каждой диспетчерской портов, УКИМ вводились операции транспортного процесса и другие сведения по каждому судну по мере их появления, и за 5-10 секунд автоматически (в «фоновом режиме», без участия диспетчера) передавались в ВЦ пароходства, а оттуда также автоматически транслировались в ЭВМ всех портов. Кроме того, был реализован информационный обмен между ВЦ Московского и Волжского пароходств. Таким образом, в пароходстве, УКИМ, во всех портах непрерывно поддерживалась динамическая картина дислокации и работы каждого судна. На этой информационной базе решались задачи: · ведения дислокации судов;
· прогнозирования прибытия судов в порты, к шлюзам;
· различные задачи оперативного учета.
В подсистеме "Диспетчер-Груз" решалась задача обработки дорожных ведомостей, включая расчет провозных и других плат (дисплеи у приемосдатчиков, подключенные к ИВП порта). Сформированные дорожные ведомости из портов по каналам связи передавались в пароходство, и там являлись базой для комплексного учета перевозок, включая доходы. Таким образом, была практически реализована идея электронной дорожной ведомости.
С 1997 г. система в описанном виде не работает. Причины: · выделение наиболее крупных портов из состава пароходства и их отказ от оплаты выделенных каналов связи;
· передача функций диспетчерского управления в бассейне ГБУВПИС.
В Волго-Балтийском и Волжском ГБУВПИС функционирует подсистема Контроль и регулирование движения флота, однако она не охватывает весь комплекс задач АСУ «Диспетчер».
Из АСУ «Диспетчер» работают (в модифицированном и нецентрализованном виде) комплекс задач по работе флота в пароходстве и портах и задача обработки дорожных ведомостей в портах.
Тем не менее, представляется возможным рассматривать АСУ «Диспетчер» как прообраз системы контроля движения речных судов и грузов в едином информационном транспортном пространстве.