 (15)
Введений аij назвемо показником доцільності елементу i в документі j.
Для оцінки затрат часу на обробку інформації введено допоміжний критерій:
 (16)
де tj — час обробки документу; Tj — період обробки.
Оплата праці оператора становить суттєву частку вартості обробки інформації, тому було прийняте вважати час обробки документу його вартісною характеристикою. Тому введений вище критерій був використаний для порівняльної оцінки вартості обробки різних документів і внаслідок цього отримав назву критерій умовної вартості обробки. Для спрощення оцінки значень, що приймає введений критерій було запропоновано використовувати порівняльну оцінку С0, що характеризує оптимальний час обробки довільного документу та визначається на множині документів однієї групи методами дослідження документообігу, зокрема, методом типових груп.
Розглянемо документ як сукупність двійок, що характеризують групи однорідних елементів згідно з (13):
 ,⇒ ,  .
Розуміючи під корекцією перетворення кількісного та якісного складу документу з метою підвищення раціональності їх обробки в сенсі введеного тут критерію В, введемо оператори И1, И2, И3 що описують операції вилучення дубльованих, вилучення неінформативних та скорочення реквізитів. Сукупно представимо їх у вигляді узагальненого оператору И, який назвемо оператором корекції:
 . (17)
Причому перетворення документу Dj в D’j має на увазі скорочення числа елементів eij до e′ij, за рахунок виключення дубльованих і зниження кількості реквізитів за наступним правилом:
 ,  . (18)
На основі введеного оператору розроблено метод корекції інформаційних потоків, що включає три етапи.
На першому приймається рішення ф1 (B,C) щодо необхідності корекції:
 (19)
де  та  — межи допустимого відхилення для критеріїв В та С відповідно, Θ(I) — оператор корекції інформаційних потоків, stop — закінчення робіт у зв’язку з тим обробка інформації організована раціонально та часові витрати достатньо мали, тобто в корекції немає потреби,  — закінчення робіт у зв’язку з тим, що обробка організована раціонально але високі часові витрати свідчать про необхідність зміни технології обробки, що виходить за межи корекції і потребує прийняття рішення на більш високому рівні.
На другому етапі виконується корекція згідно з визначеним оператором Θ(I) (17, 18). На цьому етапі доцільно використовувати методи візуалізації інформаційних потоків наприклад DFD - діаграми з родини CASE-засобів, як це було зроблено в цій роботі.
На третьому етапі необхідно виконати оцінку ефективності проведених заходів корекції, та прийняти рішення ф2 (Bґ,Cґ) щодо завершення робіт:
 (20)
де І′ — сукупність скоректованих інформаційних потоків, В′, С′ — критерії обчислені для сукупності І′, И(І′)— оператор корекції для отриманої сукупності інформаційних потоків, stop — закінчення робіт у зв’язку з успіхом проведених заходів, <stop,rec> — закінчення робіт у зв’язку з достатнім підвищенням раціональності обробки інформації потоків, та видача рекомендацій щодо необхідності зміни технології обробки на більш високий рівень управління.
Запропонований метод дозволяє: обчислити критерії ефективності інформаційних потоків; прийняти рішення про необхідність їх корекції; формалізувати дії при корекції, та оцінити ефективність вжитих заходів.
Практичне використання запропонованого методу корекції інформаційних потоків на ТВО „Харківкомунпромвод” дозволило виявити, що критерій раціональності документообігу становить близько 1/2. Причому для схову інформації використовується декілька окремих сховищ, з яких близько 60% — паперові. Це призводить до неефективного документообігу, недостатності інформаційної бази для вирішення задач управління, зокрема задач прогнозування та проектування; несвоєчасності прийняття рішень. Тому було запропоновано провести корекцію інформаційних потоків по вилученню дубльованих елементів та переспрямуванню їх в єдине інформаційне сховище. Проведення такої корекції дозволило створити умови для реалізації підходу управління на базі єдиного інформаційного ресурсу, і підвищити раціональність обробки даних на етапі реєстрації.
Розділ п’ятий присвячений реалізації положень, досліджених в інших розділах. Обираючи технологію реалізації, були розглянуті найбільш поширені технології в галузі інженерних комунікацій: САПР, АМ/FM та ГІС. Слід зазначити, що інженерна мережа в перших двох з них відображається не як просторовий об’єкт, а як схема, що не має географічних координат. Такий підхід призводить до того, що мережа відірвана від оточуючого середовища і таким чином інформація про неї є неповною. Це не дозволяє вирішувати цілу низку задач управління. Таким чином, доцільність використання ГІС - технологій при створенні інформаційних систем управління інженерними мережами зумовлена наступними факторами: природою PIM, що є просторовими об’єктами; комплексним складом задач, що вимагають залучення додаткових даних щодо оточуючого середовища регіону; а також можливостями ГІС-технології інтегрувати різні інформаційні технології, серед яких можна назвати автоматизоване креслення, ведення баз даних, просторовий аналіз, обчислення маршрутів та ін. Як програмний продукт, що реалізує ГІС-технології був обраний пакет ArcGIS 8.1.
У додатках наведено ілюстрації досліджень існуючих методів і використання розроблених методик та методів.
висновки
У дисертаційній роботі наведено теоретичне обґрунтування і нове вирішення наукової задачі, що полягає в розробці методів та алгоритмів раціональної обробки даних при автоматизованому управлінні регіональними інженерними мережами.
1. Аналіз сучасної науково-технічної інформації та процесів управління на підприємствах регіональних інженерних мереж дозволив встановити, що існуючий підхід до інформатизації управління на цих підприємствах не забезпечує достатній рівень повноти, точності та актуальності інформації і тим самим знижує якість інформаційного забезпечення управлінських задач що призводить до зниження ефективності управління.
2. В якості засобу раціональної обробки технологічних даних розроблено метод вирішення задачі ідентифікації стану потокорозподілу в інженерній мережі, що дозволяє врахувати специфічні властивості задачі, підвищити збіжність та скоротити обсяг обчислень при виконанні раціональної обробці даних про інженерну мережу. Розроблений метод базується на властивостях матриці Гессе, і дозволяє виділити її погано зумовлений блок з метою підвищення збіжності за допомогою спеціальної процедури діагноналізції. Крім того використовується груповий спуск змінних для скорочення обсягу та підвищення швидкості обчислень. На основі запропонованого методу розроблено алгоритм і програмну реалізацію для вирішення задачі ідентифікації стану потокорозподілу в інженерній мережі.
3. Розроблено метод та алгоритм автоматизованого вибору дерева графу та побудови основних матриць інженерної мережі, який використовується як інструмент раціональної обробки топологічних даних. Цей алгоритм є удосконаленням класичного методу міток шляхом використання спеціальної моделі інженерної мережі, а також шляхом доповнення процедурами обчислення матриць. Розроблений метод дозволяє збудувати остовне дерево, обчислити основні матриці мережі, тим самим підготувавши графічне уявлення мережі до обчислювальних задач моделювання потокорозподілу. На основі запропонованого методу розроблено алгоритм і програмну реалізацію.
3. Розроблено оцінки ефективності обробки інформаційних потоків, які включають показник доцільності, критерії раціональності та умовної вартості обробки. Запропоновані оцінки дозволяють врахувати особливості документообігу на підприємствах РІМ, а саме великий обсяг, змішану технологію обробки, наявність стандартизованих документів тощо; кількісно оцінити раціональність обробки окремих документів та інформаційних потоків у цілому; кількісно оцінити ефективність вжитих заходів щодо проведеної корекції інформаційних потоків.
4. Розроблено метод корекції інформаційних потоків на підприємствах регіональних інженерних мереж, що базується на запропонованих вище оцінках та на формалізованому оператору перетворення документів. Розроблений метод дозволяє вилучити дубльовані елементи; оцінити ефективність обробки та корекції інформаційних потоків на підприємствах регіональних інженерних мереж.
6. Всі розроблені в дисертаційній роботі реалізовані в інтегрованій інформаційній системі управління, що є комплексом баз даних та програм і використовується для раціональної обробки даних при управлінні регіональною інженерною мережею водопостачання. Розроблений комплекс дозволяє: акумулювати розрізнену інформацію за допомогою єдиного сховища даних; вирішувати задачу ідентифікації стану потокорозподілу мережі водопостачання за допомогою нового алгоритму підвищеної збіжності.
7. Основні результати роботи впроваджені в ТВО “Харківкомунпромвод”, окремі результати запроваджені в навчальний процес Харківської державної академії міського господарства.
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ
- Манакова Н. О. Евдокимов А. А. Многоэкстремальная тестовая функция для оценки эффективности методов безусловной оптимизации //АСУ и приборы автоматики –2000.- Вып. 113. – С.124-130.
- Евдокимов А. А., Манакова Н. О. Об одной процедуре генерации многоэкстремальной тестовой функции для оценки эффективности методов безусловной оптимизации. //Х.:ХНУ, Вiсник Харкiвського нацiонального унiверситету iм. В. Н. Каразiна № 506. - 2001. – Ч. 2, С.71–73.
- Манакова Н. О. Процедура автоматизированного выбора дерева графа инженерной сети. // Радиоэлектроника и информатика. - 2001, №4 - С.155-157.
- Евдокимов А.А., Григорьев А.В., Манакова Н.О. Об одном алгоритме решения задачи идентификации состояния потокораспределения в инженерной сети //АСУ и приборы автоматики –2001.- Вып. 117.- С.50-55.
- Евдокимов А. А., Манакова Н. О. Об одном подходе к решению задачи математического программирования // 3-й Міжнародний молодіжний форум "Радіоелектроніка і молодь у XXI ст." – Харьков: ХГТУРЭ, 1999. — С.400-402.
- Манакова Н.О., Евдокимов А.А. Об одном классе задач потокораспределения в инженерных сетях // 3-й Міжнародний форум "Радіоелектроніка і молодь у XXI ст." – Харьков: ХГТУРЭ, 1999. — С.402-404.
- Евдокимов А. Г. Манакова Н. О. Модификация метода Ньютона безусловной минимизации повышенной сходимости // Радиоэлектроника и информатика. 2000.- №3 - С.155-159.
- Манакова Н. О. Методика проектирования информационной системы управления и исследование информационных потоков в региональных инженерных сетях // Коммунальное хозяйство городов. 2003.-№47–С. 275-279.
- Гавриленко И.А., Манакова Н.О. Анализ эффективности информационных систем управления с использованием CASE – средств // Коммунальное хозяйство городов. 2003.-№48–С. 249-253.
- Манакова Н.О., Белогурова А.В., Гавриленко И.А. Информационные потоки в системе управления городской инженерной сетью // Радиоэлектроника и информатика. 2003.- №1 - С.129-134.
- Манакова Н.О., Евдокимов А.А. Качество и эффективность функционирования систем водоснабжения и водотведения // 5-й Міжнародний форум "Радіоелектроніка і молодь у XXI ст." – Харьков: ХГТУРЭ, 2001. — С.400-401.
Анотація
Манакова Н. О. Методи та алгоритми раціональної обробки даних при автоматизованому управлінні регіональними інженерними мережами. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.06 – Автоматизовані системи управління та прогресивні інформаційні технології. Харківський національний університет радіоелектроніки. Харків, 2004.
Дисертаційна робота присвячена підвищенню раціональності обробки даних в процесі управління на всіх етапах експлуатації і розвитку. У роботі розроблено метод вирішення задачі ідентифікації стану потокорозподілу в інженерній мережі, що дозволяє підвищити збіжність обчислювального процесу та скоротити обсяг обчислень при обробці даних вимірювань на інженерній мережі. Розроблено метод побудови дерева графу та обчислення основних матриць мережі, що є поширенням алгоритму міток шляхом введення подвійної моделі інженерної мережі, що дозволило ввести до дерева фіктивні ділянки. Для оцінювання раціональності обробки даних на етапи їх реєстрації в документах введено критерії оцінювання та формалізований метод підвищення раціональності обробки даних з метою вилучення дубльованих та неінформативних інформаційних елементів.
Ключові слова: регіональна інженерна мережа, потокорозподіл, критерій, обробка даних, дерево графу, документ.
SUMMARY
Manakova N.O. Techniques and algorithms of rational data processing for regional engineering networks automated management. — Manuscript.
Thesis for candidate’s degree by speciality 05.13.06 – automated management systems and progressive information technologies. Kharkov national University of radioelectronics. Kharkov, 2004.
The thesis highlights the problems concerning the improvement of information processing and the application efficiency in the process of management for all stages of exploitation and development. In the thesis the technique of the solution of the identification for the flow-distribution state in engineering networks is worked out. The technique mentioned allows improving the coincidence and reducing the scope of calculation for accomplishing data processing of measurements on engineering network. The technique for building basis matrices as well as the tree of graphs of the engineering network is introduced, which is considered to be an extension of classical labels algorithm and is used as the tool of topological information processing. For improvement rational information processing at a stage of formation of information flows criteria for it estimation and the formulized technique is developed, allowing to define quantitative of the efficiency for organization and reorganization of information flows.
Key words: regional engineering network, flow-distribution, criterion, data processing, tree of graph, information flow.
АННОТАЦИЯ
Манакова Н.О. Методы и алгоритмы рациональной обработки данных при автоматизированном управлении региональными инженерными сетями. – Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.06 – Автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии. Харьковский национальный университет радиоэлектроники. Харьков, 2004.
Диссертационная работа посвящена усовершенствованию методов управления региональными инженерными сетями и направлена на повышение рациональности обработки данных в процессе автоматизированного управления на всех этапах эксплуатация и развития. Суть подхода к достижению поставленной цели заключается в создании единого информационного ресурса, который позволит объединить все подсистемы региональной инженерной сети и обеспечить качественно новый уровень использования и обработки данных. Кроме того в данной диссертационной работе разрабатываются некоторые методы математической обработки данных, позволяющих повысить точность и полноту данных, или усовершенствовать собственно процедуру обработки.
Основой информации об инженерной сети является технологическая информация, которая поступает с установленных на сети измерительных приборов. Такая информация является недостаточно полной и точной в силу ограниченности числа измерительных приборов и погрешности измерения. Поэтому в качестве инструмента рациональной обработки измеренных данных рассматривается задача идентификация состояния потокораспределения в инженерной сети, которая позволяет построить модель установившегося потокраспределения в сети на основе частично измеренных переменных характеристик потока. Указанная задача является задачей математического программирования с ограничениями в виде равенств, которая при определенном выборе системы независимых переменных может быть сведена к решению систем нелинейных уравнений. Разработке метода решения данной задачи предшествовали экспериментальные исследования существующих методов с помощью набора тестовых функций, обладающих рядом ловушек.
В результате проведенных исследований разработан комбинированный метод решения задачи идентификации состояния потокораспределения в инженерной сети, который позволяет учесть специфические особенности задачи, повысить сходимость вычислительного процесса, сократить объем вычислений и вычислить полную модель потокораспределения в инженерной сети при выполнении обработки данных по результатам измерения. Разработанный метод базируется на особенностях матрицы Гессе и позволяет выделить ее плохообусловленный блок с целью повышения сходимости с помощью специальной процедуры диагонализации. На основе предложенного метода разработан алгоритм и программная реализация для решения задачи идентификации состояния потокораспределения в инженерной сети.
Разработан метод автоматизированного выбора дерева графа инженерной сети, который является усовершенствованием классического метода меток выбора произвольного дерева графа. Предложенный метод базируется на вводе специальной двойственной модели инженерной сети в виде совокупности геометрической и логической модели. Первая из них позволяет рассмотреть инженерную сеть как пространственный объект, что позволяет решать целый ряд комплексных задач, включающих анализ взаимодействия сети с окружающим миром, но затрудняет решения задач расчета и моделирования сети. Логическая модель, напротив, рассматривает сеть как набор взаимосвязанных элементов, не имеющих пространственных координат, что позволяет дополнить реальную трубопроводную сеть фиктивными элементами, соответствующих источникам и стокам. Такой подход позволяет добиться унификации хранения и обработки больших массивов данных, описывающих топологическую структуру сети. Кроме того, разработанный метод дополнен процедурами вычисления основных матриц, описывающих связность сети. Таким образом, предложенный метод используется в качестве инструмента рациональной обработки топологических данных об инженерной сети.
Обработанные математическими методами данные об инженерной сети дополняются сопутствующей технологической и справочной информацией, и регистрируется в документах. Для оценки эффективности обработки данных на этом этапе в работе предложен критерий рациональной обработки информационных элементов, который оценивает качественный и количественный состав документов на основе введенного показателя целесообразности. Предложенный критерий дополнен вспомогательным критерием оценивания временных затрат, построенным на основе показателя целесообразности, времени и периодичности обработки документа. На основе введенных критериев разработан метод преобразования информационных потоков путем проведения корректирующих мероприятий с целью повышения доли ключевых элементов и исключения дублированных и неинформативных. Метод использует формализованный обобщенный оператор преобразования, названный оператором коррекции и позволяет не только выполнить коррекцию, но и оценить эффективность обработки информационных потоков на предприятиях региональных инженерных сетей, которые имеют целый ряд специфических особенностей.
Основные результаты работы внедрены в ТПО “Харьковкоммунпромвод”.
Ключевые слова: региональная инженерная сеть, потокораспределения, критерий, обработка данных, дерево графа, документ.
Манакова Наталія Олегівна
Методи та алгоритми раціональної обробки даних
при автоматизованому управлінні регіональними інженерними мережами
05.13.06 — Автоматизовані системи управління та прогресивні інформаційні технології
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
Відповідальний за випуск д.т.н., проф. Самойленко М.І.
Підп. до друку 15.01.2004 р. Формат 60х84 1/16.
Папір офісний. Друк на ризографі. Обл..-вид. арк. 1,2.
Тираж 100 прим. Замовлення №
Харківська державна академія
міського господарства
Сектор оперативної поліграфії ІОЦ ХДАМГ
Україна, 61002, Харків, вул. Революції, 12.
| 
