Методики решения аналитической задачи оценки функционирования жилищно-коммунального хозяйства региона. Математическая модель, метод и алгоритм решения задачи планирования вывоза бытовых отходов на заводы по их переработке. Ввод дополнительной информации.
Аннотация к работе
С развитием вычислительной техники информационные технологии стали широко использоваться в различных областях деятельности человека, в том числе и в области управления жилищно-коммунальным хозяйством регионов РФ. Современные прикладные информационные технологии, основанные на концепциях технологии OLAP и хранилищ данных, позволяют снизить трудоемкость интеграции статистических данных, реализовать математические методы их анализа, оперативно формировать информацию, необходимую для принятия управленческих решений. Разработать методику решения аналитической задачи оценки функционирования жилищно-коммунального хозяйства региона. Полученные результаты подтверждены вычислительными экспериментами, практическим применением разработанных методик для построения информационного обеспечения ряда задач управления в области ЖКХ, актами использования в деятельности научно-технического центра по разработке программных продуктов, Министерства строительства, архитектуры и жилищно-коммунального хозяйства, актами внедрения в учебный процесс. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на следующих международных, всероссийских, республиканских конференциях: Девятая международная научно-практическая конференция “Системный анализ в проектировании и управлении” (Санкт - Петербург, 2005); XVI международная научно-техническая конференция «Математические методы и информационные технологии в экономике, социологии и образовании» (Пенза, 2005), Восьмая международная научно-практическая конференция "Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения, информатики и экономики" (Сочи, 2005); “Новейшие технологические решения и оборудование” (Москва, 2006); Десятая международная научно-практическая конференция “Системный анализ в проектировании и управлении” (Санкт - Петербург, 2006); Всероссийская научная конференция “Информационные технологии в науке, образовании и производстве” (Казань, 2007); Одиннадцатая международная научно-практическая конференция “Системный анализ в проектировании и управлении” (Санкт - Петербург, 2007); Международная молодежная научная конференция пятнадцатые Туполевские чтения (Казань, 2007).В первой главе рассматриваются основные задачи и функции Министерства строительства, архитектуры и жилищно-коммунального хозяйства, структура распределенной автоматизированной информационной системы жилищно-коммунального хозяйства, структура и состав типовой системы поддержки принятия решений, способы организации хранения информации в хранилище данных. Специальные OLAP технологии, предназначенные для работы с большими объемами данных, и специальные структуры хранения данных - хранилища данных, оптимизированные для последующего анализа хранящейся в них информации, позволяют преодолеть существующие недостатки в подготовке принятия управленческих решений. Для снижения трудоемкости обработки (согласования, проверки, корректировки) поступающих в СППР данных следует расширить стандартную структуру системы поддержки принятия решений, включив в состав подсистемы сбора подсистему выгрузки согласованных данных из оперативных систем. Они позволяют: проектировать структуру хранилища данных (основной и оперативный склады), организовывать процесс загрузки информации в хранилище, разрабатывать процедуры обработки данных в СППР и предоставлять возможность просмотра хранилища. Все районы разбиваются на 6 кластеров: районы с высоким уровнем качества оказания ЖКУ, с уровнем выше среднего, средним, ниже среднего и районы с неудовлетворительным качеством, районы с недостоверными данными.
План
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Введение
Актуальность проблемы. С развитием вычислительной техники информационные технологии стали широко использоваться в различных областях деятельности человека, в том числе и в области управления жилищно-коммунальным хозяйством регионов РФ. Одной из основных задач, стоящих перед Министерством строительства, архитектуры и жилищно-коммунального хозяйства, является экономия ресурсов и обеспечение высокого уровня качества предоставления жилищно-коммунальных услуг населению. Одним из направлений решения этой задачи является создание и внедрение автоматизированной системы поддержки принятия решения (СППР) жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ).
В настоящее время для информационного обеспечения принятия управленческих решений используются разрозненные банки данных автоматизированных информационных систем, хранящие детальную информацию технологической деятельности специалистов ЖКХ. Такой подход обладает рядом недостатков: 1. Высокий уровень детализации данных приводит к большим временным затратам на их обработку и получение статистических данных.
2. Существенны временные потери специалистов Министерства на интеграцию данных, поступающих от большого количества разнородных информационных систем, действующих в ЖКХ.
3. Отсутствие визуального отображения результатов анализа статистической информации снижает степень объективности принимаемых управленческих решений.
Современные прикладные информационные технологии, основанные на концепциях технологии OLAP и хранилищ данных, позволяют снизить трудоемкость интеграции статистических данных, реализовать математические методы их анализа, оперативно формировать информацию, необходимую для принятия управленческих решений.
Таким образом, актуальной задачей является задача создания СППР ЖКХ, отвечающей за подготовку принятия управленческих решений.
Цель и задачи исследования. Целью работы является создание моделей, методов, алгоритмов и программных средств решения задачи автоматизации аналитической деятельности специалистов ЖКХ для повышения эффективности процессов принятия управленческих решений.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: 1. Проанализировать информационное обеспечение существующих автоматизированных информационных систем (АИС) ЖКХ, необходимое для обеспечения аналитической деятельности специалистов.
2. Разработать методику решения аналитической задачи оценки функционирования жилищно-коммунального хозяйства региона.
3. Разработать математическую модель, метод и алгоритм решения задачи планирования вывоза твердых бытовых отходов (ТБО) на заводы по их переработке.
4. Применить разработанные математические модели и методики для построения информационного обеспечения СППР в рамках задач оценки функционирования ЖКХ региона и задачи планирования вывоза ТБО.
5. Разработать математическую и инфологическую модели формата выгрузки данных из АИС ЖКХ СППР.
6. Разработать математическую и инфологическую модели формы ввода дополнительной информации.
7. Разработать и реализовать функциональную модель программного средства для выгрузки информации в СППР Министерства.
8. Разработать и реализовать информационно-технологическую модель взаимодействия пользователей, АИС ЖКХ и СППР.
Методы исследования. При решении поставленных задач использовались математические модели и методы системного анализа, кластерного анализа, классические методы решения задач линейного и целочисленного программирования.
Научная новизна результатов исследований.
1. Методика оценки функционирования ЖКХ на основе метода самоорганизующихся карт Кохонена.
2. Математическая модель задачи планирования вывоза ТБО, метод и алгоритм ее решения.
3. Математические модели формата выгрузки информации для СППР и формы ввода дополнительной для выгрузки информации.
4. Функциональная модель программного средства «Подсистема выгрузки», обеспечивающая поступление информации, удовлетворяющей требованиям СППР.
5. Модифицированая структура СППР в условиях разрозненных банков данных АИС ЖКХ и обеспечения доступности населению информации жилищно-коммунальной отрасли.
Достоверность результатов работы. Научные результаты диссертационной работы получены на основании достоверных знаний прикладной информатики, систем управления базами данных и использования строгого математического аппарата. Полученные результаты подтверждены вычислительными экспериментами, практическим применением разработанных методик для построения информационного обеспечения ряда задач управления в области ЖКХ, актами использования в деятельности научно-технического центра по разработке программных продуктов, Министерства строительства, архитектуры и жилищно-коммунального хозяйства, актами внедрения в учебный процесс.
Практическая ценность заключается в применении предложенных в работе моделей и методик при разработке системы поддержки принятия решений в области жилищно-коммунального хозяйства. Предложенные методы, методики и инфологические модели, а также решение задачи планирования могут быть использованы в различных прикладных областях, где возникают аналогичные задачи, например, в области социальной защиты населения.
Реализация работы. Результаты выполненных исследований и разработок использовались отделом АСУ Научно-технического центра «Лайн» при разработке и внедрении системы поддержки принятия решений в Республике Татарстан в рамках развития существующей распределенной автоматизированной системы организационного управления “Коммунальные платежи”. Разработка выполнялась в рамках хоздоговорных научно-исследовательских работ с Министерством строительства, архитектуры и жилищно-коммунального хозяйства. Результаты диссертации использованы в учебном процессе Казанского Государственного технического университета им. А.Н. Туполева на кафедре «Прикладная математика и информатика» в виде курсовых и дипломных работ бакалавров, магистров и инженеров.
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на следующих международных, всероссийских, республиканских конференциях: Девятая международная научно-практическая конференция “Системный анализ в проектировании и управлении” (Санкт - Петербург, 2005); XVI международная научно-техническая конференция «Математические методы и информационные технологии в экономике, социологии и образовании» (Пенза, 2005), Восьмая международная научно-практическая конференция "Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения, информатики и экономики" (Сочи, 2005); “Новейшие технологические решения и оборудование” (Москва, 2006); Десятая международная научно-практическая конференция “Системный анализ в проектировании и управлении” (Санкт - Петербург, 2006); Всероссийская научная конференция “Информационные технологии в науке, образовании и производстве” (Казань, 2007); Одиннадцатая международная научно-практическая конференция “Системный анализ в проектировании и управлении” (Санкт - Петербург, 2007); Международная молодежная научная конференция пятнадцатые Туполевские чтения (Казань, 2007).
Публикации. По теме диссертации опубликованы девять научных работ, в том числе одна статья в журнале, рекомендуемом ВАК (“Вестник КГТУ”).
Структура и объем работы.
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа содержит 170 страниц основного текста, 45 рисунков, 22 таблицы. Список литературы включает 92 наименования.
Список литературы
1. Проведен системный анализ функциональности используемых в отрасли АИС ЖКХ, выявлены недостатки существующих решений. Обоснована необходимость использования системы поддержки принятия решений (СППР) в жилищно-коммунальном хозяйстве. Проведен обзор программ - инструментальных средств создания СППР, даны рекомендации по выбору средства проектирования для реализации в области ЖКХ.
2. Обоснована необходимость включения в состав СППР ЖКХ средства выгрузки информации из АИС ЖКХ, разработана ее технологическая модель функционирования. Разработаны математические и инфологические модели формата выгрузки, формы ввода информации, необходимой для выгрузки информации из АИС ЖКХ в СППР.
3. На основе кластерного анализа разработана методика оценки функционирования жилищно-коммунальной отрасли. Осуществлена постановка задачи планирования вывоза ТБО в виде последовательности трех задач: задачи кластеризации множества площадок сбора ТБО, задачи построения оптимальных маршрутов объезда площадок одного кластера, задачи определения необходимого числа машин и расписания сбора ТБО. Разработаны математические модели и алгоритмы решения вышеперечисленных задач.
4. Сформулированы требования к техническому и информационному обеспечению СППР ЖКХ. Разработана модифицированная структура и технология функционирования СППР ЖКХ в условиях разрозненности банков данных АИС ЖКХ, а также требования доступности информации жилищно-коммунальной отрасли населению.
Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах: В научных журналах, рекомендованных ВАК: 1. Емалетдинова Л.Ю., Новикова С.В., Максютин С.А. Методика анализа функционирования жилищно-коммунальной отрасли региона на основе банков данных и метода кластеризации.//Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева., 2008., №1. С.75-78
В других журналах и материалах научных конференций: 1. Емалетдинова Л.Ю., Максютин С.А. Автоматизированная информационная система управления предприятиями ЖКХ// Системный анализ в проектировании и управлении: Труды IX Междунар. науч.-практ. конф., 30 июня - 8 июля 2005 г., СПБ.: Изд-во Политиехнического университета, 2005., С.408-410
2.Максютин С.А. Задача увеличения собираемости платежей в рамках системы поддержки принятия решений жилищно-коммунальной отрасли // Математические методы и информационные технологии в экономике, социологии и образовании: сборник статей XVI Международной научно-технической конференции, 27-28 декабря 2005 г., Пенза: Изд-во Пенза, 2005., С.122-125.
3. Максютин С.А. Автоматизированная система организационного управления жилищно-коммунальным хозяйством Республики Татарстан // Научные труды VIII Международной научно-практической конференции "Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения, информатики и экономики", книга "Информатика", Московская государственная академия приборостроения и информатики, 2005 г., Москва, 2005., С.122-127
4.Максютин С.А., Кайнов А.С. OLAP технологии в жилищно-коммунальной отрасли региона // IV общероссийская конференция с международным участием, г. Москва, 11-13 мая 2006 г.: Успехи современного естествознания., 2006., №6. С.38-39
5. Емалетдинова Л.Ю., Вдовичев Н.М., Максютин С.А. Модели данных системы поддержки принятия решения // Системный анализ в проектировании и управлении: Труды X Междунар. науч.-практ. конф. Ч. 2., 28 июня - 10 июня 2006 г., СПБ.: Изд-во Политиехнического университета, 2005., С.191-194.
6. Максютин С.А. Задачи и функции подсистемы выгрузки информации в хранилище данных системы поддержки принятия решений // Системный анализ в проектировании и управлении: Труды XI Междунар. науч.-практ. конф., 28 - 30 июня 2007 г., СПБ.: издательство Политехнического университета, 2007., С.312-314
7. Максютин С.А. Схема формирования электронного файла для системы поддержки принятия решений// XV Туполевские чтения: Международная молодежная научная конференция, 9 - 10 ноября 2007 года: Материалы конференции, Том III, Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та. 2007., С.143-145
8.Максютин С.А. Адаптивная подсистема выгрузки информации из банков данных предприятий обслуживающих жилищно-коммунальное хозяйство региона // Материалы всероссийской научной конференции "Информационные технологии в науке, образовании и производстве". - Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2007., С.566-568.
9. Максютин С.А. Организация подготовки информации для передачи в систему поддержки принятия решений жилищно-коммунального хозяйства// Заочная электронная конференция "Новые информационные технологии и системы" , 15-20 декабря 2008 года : Российская Академия Естествознания.