В статье проведен анализ жизненного цикла (ЖЦ) лесных дорог как сложной системы, который основан на работах по жизненному циклу автомобильных дорог. Выделены особенности ЖЦ автомобильных и лесных дорог. Статья содержит подходы к анализу и синтезу лесных дорог на основе структурного моделирования.
Ключевые слова: CALS, ЖЦ автомобильных дорог, особенности ЖЦ лесных дорог, структурное моделирование.
CALS (Continuous Acquisition and Lifecycle Support) – концепция и идеология информационной поддержки жизненного цикла (ЖЦ) продукции на всех его стадиях [1]. Целью применения CALS как концепции организации и информационной поддержки деятельности предприятий является повышение эффективности процессов разработки, производства, эксплуатации за счет ускорения процессов исследования и разработки продукции, придания новых свойств и повышения уровня сервиса в процессах эксплуатации и технического обслуживания.
Основные задачи CALS [1,2,3]: структурирование и моделирование данных о процессах; обеспечение эффективного управления и обмен данными между всеми участниками ЖЦ изделий; создание и сопровождение документации, необходимой для поддержки всех этапов жизненного цикла всех изделий.
Основными проблемами, мешающими эффективному управлению данными об изделии, являются большой объем информации и коммуникационные барьеры между участниками ЖЦ. Путь решения этих проблем – создание единого информационного пространства для всех участников ЖЦ изделий.
Основные этапы жизненного цикла объекта производства в конкретной производительной системе при максимальном абстрагировании описываются графом вида (рисунок 1) [2,3]. Вершины графа соответствуют следующим этапам жизненного цикла: А – этап планирования, на котором определяются возможные или требуемые тактико-технические характеристики объекта; D - этап конструирования объекта; Р — этап собственно производства; С - этап эксплуатации объекта производства; R- этап утилизации отходов производства и других этапов жизненного цикла объекта. Материальные потоки в модели показаны дугами графа - сплошными стрелками, а информационные связи — пунктирными ребрами графа, поскольку информационные потоки при решении различных задач циркулируют в разных направлениях [2].
Рис. 1. Жизненный цикл сложных изделий
Структура системы, охватывающей взаимосвязанные производительные системы различного назначения, при максимальном абстрагировании описывается гиперграфом, ребра которого связывают вершины, описывающие входящие в систему производительные системы. Межсистемные информационные и материальные связи между входящими системами описываются как ребра и дуги обычных графов, соединяющие вершины - этапы жизненного цикла объектов производства в различных производительных системах.
Автомобильные дороги как сложные системы необходимо исследовать на основе технологий жизненного цикла сложных изделий. Исследования ЖЦ лесных дорог основываются на работах по ЖЦ автомобильных дорог. В трудах томских ученых Скворцова А.В., Поспелова П.И., Крысина С.П [4,5] впервые рассмотрены вопросы использования технологий ЖЦ сложных изделий применительно к автомобильным дорогам. Анализируя материал данной работы, можно выделить основные этапы жизненного цикла дорог: A - планирование развития, D - проектирование, P - строительство, C - эксплуатация, R - вывод из эксплуатации. Соответственно, жизненный цикл автомобильных дорог можно представить следующим образом (Рисунок 2).
Созданию дороги предшествуют действия по изысканиям и проектированию дороги. После проектирования следует этап физического воплощения проекта – строительство. Как правило, это длительный этап, совмещенный с эксплуатацией уже построенных частей дороги. Следующим этапом является эксплуатация, то есть процесс обслуживания дороги в соответствии с задачами по ее содержанию. В процессе эксплуатации автомобильной дороги может возникнуть необходимость в ремонте или реконструкции, в зависимости от технического состояния.
В процессе эксплуатации дорог перед системой управления встает целый ряд задач: задачи инвентаризации, паспортизации и учета. Данный класс задач является базовым в управлении дорожными сетями. Обобщая различные подходы к инвентаризации, можно выделить следующие характерные черты. Во-первых, целью инвентаризации является точное определение наличия объектов, участков дороги; их уникальная идентификация. Другой целью инвентаризации является выяснение состояния объектов. Инвентаризация – непрерывный процесс, происходящий при вводе в строй новых объектов и участков, обследовании эксплуатируемых и ликвидации старых. Этот процесс тесно связан с паспортизацией дороги и ее объектов.
Задачи моделирования жизненного цикла дороги можно разделить на три основных вида:
1) задачи моделирования технического состояния дороги, объектов и событий во времени,
2) задачи отслеживания характеристик во времени,
3) задачи отслеживания конфигурации сети во времени.
Рисунок 2 – Жизненный цикл автомобильных дорог
К особенностям жизненного цикла лесных дорог относится выделение отдельного этапа – консервации дороги (Рисунок 4). Это связано с неравномерностью эксплуатации лесных дорог во времени.
Рисунок 4 – Особенности жизненного цикла лесной дороги
Этапы жизненного цикла лесной дороги: А - этап планирования лесной дороги; D - этап проектирования дороги; Р - этап строительства дороги; С - этап эксплуатации дороги; К - этап консервации дороги; R - этап вывода из эксплуатации дороги.
Анализируя жизненный цикл лесных дорог, для повышения их эффективности необходимо провести структурное исследование лесных дорог. Реализация современных подходов повышения эффективности эксплуатации и строительства лесных дорог предполагает проведение анализа всех этапов жизненного цикла. Необходимо разработать математические модели процессов отдельных этапов жизненного цикла лесных дорог для решения задач повышения эффективности их использования.
Для разработки моделей требуется современный математический аппарат, позволяющий создать модели процессов проектирования, строительства и эксплуатации лесных дорог. В качестве такого аппарата предлагается применить теорию структурного моделирования [2].
Литература:
1. Российская энциклопедия CALS. Авиационно-космическое машиностроение / Гл. ред. А.Г. Братухин. М.: ОАО «НИЦ АСК», 2008. 608 с.: илл.
2. Павлов В.В. Структурное моделирование в CALS-технологиях / В.В. Павлов; [отв. ред. Ю.М. Соломенцев] ; Ин-т конструкторско-технологической информатики РАН. – М. : Наука, 2006. – 307 с.
3. Павлов В.В., Гурьев А.Т., Деменков М.Е., Деменкова Е.А. Повышение эффективности эксплуатации технологических машин лесного комплекса: монография / В.В. Павлов, А.Т. Гурьев, М.Е. Деменков, Е.А. Деменкова; Сев. (Арктич.) фед. Ун-т им. М.В. Ломоносова. – Архангельск: ИПЦ САФУ, 2012. – 138 с.: ил.
4. Скворцов А.В., Поспелов П.И., Крысин С.П. Геоинформатика в дорожной отрасли (на примере IndorGIS). – М.: Изд-во МАДИ, 2005. – 389 с.
5. Сарычев Д.С., Скворцов А.В. Применение ГИС в дорожной отрасли // Актуальные проблемы повышения надежности и долговечности автомобильных дорог и искусственных сооружений на них: Сб. трудов Всерос. науч.-практич. конф. Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2003. С. 17–19.
6. Р.А. Алешко, А.Т. Гурьев, К.В. Шошина, В.С. Щеников Разработка методики визуализации и обработки геопространственных данных // Научная визуализация. – 2015. - №1. – С. 20 – 29.
7. Алешко Р.А. Система мониторинга и управления пространственными гетерогенными объектами (на примере Соловецкого архипелага) / Бекмешев А.Ю., Васендина И.С., Гурьев А.Т., Карлова Т.В., Шошина К.В., Щеников В.С. // Вестник БГТУ. - 2014. - №3(43). - С.104-108.
8. Гурьев А.Т. Разработка геоинформационной системы на базе программного обеспечения с открытым исходным кодом / Алешко Р.А., Васендина И.С., Шошина К.В., Щеников В.С. // Вестник БГТУ. - 2014. - №3(43). - С.114-118.
9. Алешко Р.А., Гурьев А.Т. Структурное моделирование взаимосвязей дешифровочных признаков спутниковых снимков и таксационных параметров лесных насаждений // Труды СПИИРАН. Вып. 29 (2013). С. 180–189.
10. Алешко Р.А., Гурьев А.Т. Методика тематического дешифрирования спутниковых снимков лесных территорий на основе структурных моделей // Известия Вузов. Приборостроение. 2013. Т.56. №7. С. 76–77.
11. Абрамова Л.В., Алешко Р.А., Батраков Н.М., Гурьев А.Т., Шошина К.В., Щеников В.С. Разработка методов и алгоритмов тематической обработки спутниковых снимков на основе структурного моделирования // Международный студенческий научный вестник. – 2014. – № 4; URL: www.eduherald.ru/121-11929 (дата обращения: 19.12.2014).
12. Абрамова Л.В., Алешко Р.А., Батраков Н.М., Гурьев А.Т., Шошина К.В., Щеников В.С. Разработка геопортала как сервиса публикации картографических данных // Международный студенческий научный вестник. – 2014. – № 4; URL: www.eduherald.ru/121-11930 (дата обращения: 19.12.2014).
