ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ОРГАНИЗАЦИОННОЙ СТРУКТУРЫ АО «УТЙ» НА УСТОЙЧИВОСТЬ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КАК ОСНОВНОГО ФАКТОРА ОБЕСПЕЧЕНИИ БЕЗОПАСНОСТИ ДВИЖЕНИЯ

 

АННОТАЦИЯ

В статье исследована устойчивость организационной структуры управления железнодорожной компании и влияние ее изменения на безопасность национальной транспортной системы в целом.

Проведен анализ эффективности трехуровневой системы управления при различных конфигурациях организации транспортного рынка. Формализован процесс управления безопасностью движения с построением алгоритма обратной связи приближения к границе асимптотической устойчивости железнодорожной транспортной системы. По критерию А. М. Ляпунова проверена устойчивость системы управления железнодорожной компании при выделении ресурсов на каждом уровне управления: центральном, региональном и линейном.

ABSTRACT

The article investigates the stability of the organizational management structure of the railway company and the impact of its changes on the security of the national transportation system as a whole.

The analysis of effectiveness of three-tier management system with different configurations of the transport market organization was performed. The process of managing traffic safety with the construction of feedback approximation algorithm to the asymptotic stability of the railway transport system boundary was formalized. By the A.M. Lyapunov’s criterion the stability of railway company management system during allocation of resources for each level of management: central, regional and linear was checked.

 

Ключевые слова: устойчивость, система управления, распределение ресурсов, безопасность движения поездов.

Keywords: stability, management system, resource distribution, train traffic safety.

 

Введение

Вертикально-интегрированной система управления, с централизацией ресурсного обеспечения может проявить отрицательное влияние на деятельность структурных подразделений вследствие неприятия оперативных решений в области финансовых, материально-технических вопросов, в том числе к разрыву согласованных взаимодействий соединённых бизнес форм.

Для решения исправления вышеуказанных недостатков потребуется проанализировать все имеющие варианты построения обратных связей указанной системы управления. На основании теории А.М. Ляпунова определяем критерий оценки вертикально-интегрированной модели управления на устойчивость системы.

Согласно [1, 2, 3, 4, 5, 6] оперативность и согласованность в работе системы определяется однородным дифференциальным уравнением:

Здесь  – «свободное движение» системы, которое определяет динамическую ошибку;

 – постоянные коэффициенты, которые определяются параметрами системы.

Решение имеет вид:

где  – начальные условия, определяемые для постоянных интегрирований;

 – корни уравнения системы:

 

В зависимости от вида корней уравнения (3) переходный процесс в системе может иметь неустойчивый или устойчивый характер. Устойчивость системы зависит от величин корней собственных чисел . Если действительных чиселобъективны по критерии Ляпунова:

Ø       система устойчива по-асимптотически в случае, когда, все характерные значения ниже нуля;

Ø       когда одно характерное число равно нулю, а остальные – уменьшенный, тогда система устойчива и в этом случае система будет находиться в зоне устойчивости.

Ø       когда один из характерных чисел имеет положительное значение, тогда система неустойчива.

Сравнивая различные схемы системы управления, большее будет устойчивая данная система та, которая оказывается дальше от границы устойчивости (рис. 1).

 

Рисунок 1. Граница устойчивости системы управления

 

В терминах теории автоматического управления процесс управления безопасностью движения поездов можно представить в виде комплексности объектов управления и его воздействия. (рис. 2). В систему объекта управления можно отнести –процесс перевозки, критерии управления – количество допущенных нарушений безопасности, комплексные организационно-технические мероприятия по влиянию на факторы, воздействующие на состояние безопасности. («ВФ» – внешний фактор, «ТФ» – технический фактор, «ЧФ» – человеческий фактор, «УФ» – управленческий фактор, «Тех. Ф» – технологический фактор) [7].

Рисунок 2. Транспортный процесс управления безопасностью движения поездов в маневровой и поездной работе

 

Для создания значениянужно создать поэтапную переработку сведений о состоянии безопасности (рис. 3).

Рисунок 3. Создание управляющего воздействия

 

Вышеизложенные этапы послужат принятию управленческих решений, направленных по проведению организационно-профилактических мероприятий для предотвращения нарушений безопасности движения.

В настоящее время этапы хранения информации о нарушении БД в АО «УТЙ» имеется и необходимо реализовать их автоматизации. В основном моментом принятий управленческих решений является блок анализа о состояния безопасности движения. Основами анализа является: обстоятельство последствий от транспортных происшествий; отождествление опасностей и определение состояния безопасности движения на железнодорожном транспорте.

Результативность механизма осуществления управленческих решений влияет на определение уровня безопасности транспортного процесса, который в свою очередь можно проанализировать с разными степенями моделей управления.

Трехступенчатая модель управления с обратной связью

Вертикально-интегрированная модель управления, состоит из –управленческий административный аппарат (УА),  – регионального административного узла (РАУ), –узловые предприятия (УП) (рис. 4).

 

Рисунок 4. Трехступенчатая модель управления с обратной связью

 

Для решения стабильности трехступенчатой моделт управления используем линейную независимую систему третьего порядка [5]:

(4)

где, x и X – фактические и целевые показателя безопасности соответственно;

 – целевые показателя безопасности РУ;

 – целевые показателя безопасности движения УП;

, ,  (>0, >0,>0) – степень воздействия управляющих факторов на состояние безопасности на УАО, РУ и УП.

Решение устойчивости вертикально-интегрированной модели можно извлечь из дифференциального равенства по критерии Ляпуновы:

Отличительное равенство для (5) при осуществлении установочного показателя безопасности движения имеет вид:

(6)

где,  – уровень рефлекса руководителей всех звеньев.

Значение равенства (уравнения) располагает три корня:

где,.

Между корнями указанного уравнения (6) совокупные сопряжённые корни имеют существенную наглядную часть. Значит, трехступенчатая модель управления имеющая непостоянную обратную связь, не имеет возможности оперативно решать возникающие на узловых предприятиях проблемы.

Анализируя трехступенчатую модель системы управления, где с учетом неиспользуемого метода обратной связью функция выражается [5]:

Когда функция имеет отрицательную обратную связь, её результирующая функция выражается следующим видом:

В (4) было определено, что:

Если целенаправленные показатели безопасности для УП разделить на фактические значения безопасности движения, то передаточный коэффициент имеет следующий вид [5]:

(10)

где,– результат дифференцирования.

Таким же образом получаем:

Тогда, последующая функция с обратной связью:

При детальном исследовании, трехступенчатой модель управления с обратной связью, которое определяет, что все значения системы идентичны, т.е.  и будет имеет следующий вид:

Если выражение (13) приравнивается к нулю, и знаменатель равен нулю [5], то равенство будет выглядеть следующим образом:

Таким образом, имеем корни уравнения отрицательные и значение характерного равенства положительное. Исходя из этого, трехступенчатая модель управления с обратной связью имеет нестабильное функционирование

Трехступенчатая модель управления с обратной связью на уровне узловых предприятий

Трехступенчатая модель управления с обратной связью на уровне узловых предприятий, состоит из – управленческий административный аппарат (УА),  – регионального административного узла (РАУ), – узловые предприятия (УП),  – обратная связь через узловые предприятия (рис. 5).

 

Рисунок 5. Трехступенчатая модель управления с обратной связью на уровнях узловых предприятий

 

Указанная модель применяется,  где обратная связь допустима при наличии ресурсного обеспечения на уровнях узловых предприятий.

Для определения степени узловых предприятий функция имеет вид:

Трехступенчатая модель управления с обратной связью на уровнях узловых предприятий определяется по формуле:

При обозначении, а уровень воздействие руководителя равна единице, то есть. Тогда последующая функция обратной связью будет:

В несложной ситуацииитоговая последующая функция равна:

а характеристическое равенство будет:

При применении значении μ, если корни характеристического равенства принимается положительное значение, тогда трехступенчатая модель управления с обратной связью на уровнях узловых предприятий имеют неустойчивую систему управления согласно критерию Ляпунова [3].

Исходя из формулы (19) определяем корни при изменении значении μ (табл. 1).

Таблица 1. –

Корни значений характеристического равенства

 

Таким образом, по результатам значений корня характеристического равенства можно прийти к тому, что трехступенчатая модель управления с обратной связью на уровнях узловых предприятий приближается асимптотической устойчивости по критерию Ляпунова.

Трёхступенчатая модель управления с обратной связью на уровни регионального узла

Трехступенчатая модель управления с обратной связью на уровне узловых предприятий, состоит из – управленческий административный аппарат (УА),  – регионального административного узла (РАУ), – узловые предприятия (УП), – обратная связь через региональный узел (рис. 6).

 

Рисунок 6. Трёхступенчатая модель управления с обратной связью на уровни регионального узла

 

Применяемая данная модель управления при наличии ресурсного обеспечения у руководителя регионального узла через звено функцией, где будет равна:

Трехступенчатая модель управления с обратной связью для всей модели управления определяется по формуле:

При обозначении, а уровень воздействия руководителя равна единице, т.е. .Тогда последующая функция системы с отрицательной обратной связью будет:

 

В несложной ситуации итоговая последующая функция имеет вид:

а характеристическое равенство будет:

Исходя из формулы (24) определяем корни при изменении значении μ (табл. 2).

Таблица 2.

Значения наглядных частей корней равенства

 

Таким образом, по результатам значений корней равенства трёхступенчатая модель управления с обратной связью для регионального узла будет постоянно асимптотически устойчивой.

Трёхступенчатая модель управления с обратными связями на уровне управленческого аппарата, регионального узла и узловых предприятий

Трёхступенчатая модель управления с обратными связями на уровни управленческого аппарата, регионального узла и узловых предприятий с учетом w_12ос(p) – обратная связь через УА, РУ (рис. 7).

 

Рисунок 7. Трёхступенчатая модель управления с обратными связями на уровне управленческого аппарата, регионального узла и узловых предприятий

 

На рис. 8 представлена модель с учетом изменений эквивалентных значений блоков узловых предприятий и их обратной связи, которые объединены в один блок, а также региональных узлов и управленческого аппарата.

 

Рисунок 8. Элементарная схема системы управления со разнообразными обратными связями

 

Последующая функция второй и третьей системы связи описывается формулой:

Последующая функция  для схемы, изображенный на рис. 8, обозначается формулой:

(26)

Последующая функция  звена с минусовой обратной связью определяется по формуле:

Тогда последующая функция (27) с минусовой обратной связью будет:

а характеристическое равенство будет:

Выражение наглядных частей корней равенства отражены в табл. 3.

Таблица 3.

Корни значений характеристического равенства

 

Таким образом, по результатам значений корней равенства трёхступенчатая модель управления с разнообразными обратными связями при выражении  система устойчива.

Заключение

Рекомендовано предложение по созданию такой организационной структуры, которая бы удовлетворяла критериям устойчивости функционирования. Исследования были проведены в соответствии с методологией В.М. Ляпунова, по результатам, которых было установлено, что построение трехступенчатого модели управления даст возможность исключить централизованное ресурсное обеспечение с возложением ответственности на региональные узлы. Это подразумевает наличие всех обратных связей в системе управления.

 

Список литературы:

1. Махкамов А.Х., Валиев М.Ш. Исследование и анализа безопасности движения поездов на АО “Узбекистан темир йуллари” / Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте, 20-21 декабря 2019 года
2. Махкамов А.Х., Валиев М.Ш. Исследование причин отказов технических средств / Сборник материалов республиканская научно-практическая конференция на тему «O’zbekiston transport tizimida raqamli va innovation texnologiyalarmni iqtisodiy samaradorligini baholashning dolzarb masalalri» / Ташкент. 2021. – 292 с.
3. Махкамов А.Х., Валиев М.Ш. Анализ рисков в области безопасности движения поездов на железных дорогах Узбекистана / Научный журнал Universum: технические науки / 12(81) , 2020 г. – 16-21 с.
4. Махкамов А.Х., Валиев М.Ш., Ибрагимов М.М. Анализа системы обеспечения безопасности движения поездов на АО “Узбекистан темир йуллари” / Вестник Карапалпакаского Государственного университета имена Бердаха №1(50).,  2021 г. – 165-168 с.
5. Первозванский А.А. Курс теории автоматического управления / А.А. Первозванский // Учебное пособие – М.: Наука. 1986. – 616 с
6. Лисенков В.М. Пути повышения безопасности перевозок / В.М.Лисенков, А. В. Лисенков // Железнодорожный транспорт. – 2003. - №7. – С. 14-19.
7. Тулаев А. У., Мерганов А. М., Ибрагимова Г. Р. Некоторые вопросы экономической эффективности перевозки плодоовощной продукции в транспортных пакетах //Инновационная экономика и общество. – 2020. – №. 3. – С. 38-47.