Разработка программного обеспечения "Интерактивная сценарная постановка задачи "Прогнозирование и мониторинг реализации крупных инфраструктурных проектов п

Тип работы:
Дипломная
Предмет:
Программирование


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

[Введите текст]

Введение

Дипломная работа была выполнена в Институте Экономики и организации промышленного производства СО РАН в рамках проекта по созданию программного комплекса «Оценка вариантов формирования транспортной сети Азиатской России в рамках новой транспортной стратегии страны».

В связи с тем, что в настоящее время задача оценки достаточности транспортной сети России, необходимости ее модернизации с учетом потребностей не только межрегиональных внутрироссийских связей, но и запросов мировой системы в транзитных перевозках через Россию — превращается из разовой, в постоянную возникает потребность разработки программного продукта, предназначенного решения данных задач широким кругом пользователей

Традиционно используемый комплекс экономико-математического моделей предполагает наличие соответствующей квалификации у пользователей.

Основной задачей дипломного проекта было создание программного комплекса, позволяющего использовать сложные имитационные модели для проведения многочисленных сценарных расчетов пользователями, не владеющими аппаратом экономико-математического моделирования и не ориентирующимися в современных геоинформационных системах.

В рамках дипломного проекта мною проделана следующая работа:

Произведен обзор предметной области;

Изучены методы экономико-математического моделирования, которые используются в ИЭОПП СОРАН при постановке, решении и анализе транспортных задач при разработке среднесрочных и долгосрочных прогнозов развития страны, подготовке стратегии развития Сибири и др. ;

Проанализированы основные типы экономических задач, при решении которых встают вопросы прогнозирования работы транспортной системы, а также способы решения этих задач;

Изучена система настольной картографии MapInfo 7. 0;

Изучена библиотека MapX 5. 0;

Систематизированы основные требования, которые предъявляют экономические задачи к инструментарию и возможности их разрешения;

На основании анализа требований были выбраны средства разработки;

Разработан пользовательский интерфейс;

Осуществлена программная реализацию;

Разработано руководство пользователя;

Произведена интеграция программного продукта с модулем решения и модулем анализа решения транспортной задачи;

Проведена комплексная отладка программы.

Результатом работы над дипломом стал программный продукт, позволяющий комплексно решать задачу интерактивной постановки транспортной задачи с расширенным территориальным блоком использую реальную картографическую основу.

На сегодняшний день одним из последствий глобализации и интернационализации мировой экономики является резкое увеличение объема международной торговли, расширение межстрановых экономических связей и масштабов работы транспорта. С каждым годом возрастает объем и стоимость товаров, вовлекаемых в процесс международной торговли и международного обмена. Транспортная составляющая становится существенной частью слагаемой эффективности мировой экономики. В связи с этим формирование межстрановых, трансконтинентальных и межконтинентальных транспортных систем приобрело международное, наднациональное значение

Глава 1. Актуальность

Необходимость использования поведенческих моделей при подготовке проектов, программ развития производительных сил регионов обусловливается спецификой экономических систем. С первых же шагов по реализации проекта или программы возникают принципиальные расхождения между тем, что заложено в программе и реальными условиями, в которых идет ее реализация: изменяются внешние и внутренние условия, складываются новые «правила игры» в хозяйственной сфере, изменяются мотивы действий отдельных участников проекта. 3]

В настоящее время изменяется роль России в мирохозяйственной системе, в частности ее место в осуществлении мирохозяйственных транспортных связей.

Необходимость проведения постоянных расчетов в режиме мониторинга требует оперативного изменения не только математической постановки задачи, но и экономической постановки. Оценка крупных инфраструктурных проектов предполагает проведение большой серии сценарных и имитационных расчетов

Устойчивое и эффективное функционирование транспорта является необходимым условием высоких и устойчивых темпов экономического роста, обеспечения целостности, национальной безопасности и обороноспособности страны, повышения уровня жизни населения, рациональной интеграции России в мировую экономику. Основной структурной проблемой является несоответствие между уровнем развития и качеством функционирования транспортной отрасли, в первую очередь транспортной инфраструктуры, и спросом на транспортные услуги. Это несоответствие проявляется в ряде дисбалансов, которые в самое ближайшее время могут создать угрозу ограничения экономического роста и замедления социального развития страны:

не завершено формирование опорной транспортной сети. В течение десяти последних лет транспортная инфраструктура развивалась без должной координации между отдельными видами транспорта и развитием производительных сил, что вело к прямым потерям при осуществлении несвоевременных или неэффективных проектов и не позволяло добиться системного эффекта в работе транспорта.

сохраняется определенная зависимость внешней торговли от иностранных коммуникаций и перевозчиков. Значительная часть флота, контролируемого российскими судовладельцами, зарегистрирована в иностранных судовых реестрах, мощности портовой инфраструктуры позволяют обеспечивать не более 75% переработки российских внешнеторговых грузов.

не полностью реализуются возможности увеличения валового национального продукта за счет экспорта транспортных услуг. Не до конца используется транзитный потенциал России, а положение отечественных перевозчиков на мировом рынке транспортных услуг не отвечает их реальным возможностям

Для решения вышеуказанных проблем необходимо проведение постоянных расчетов в режиме мониторинга, которые требует оперативного изменения не только математической постановки задачи, но и экономической постановки.

Глава 2. Предметная область

Выполнить все стоящие перед страной задачи по социально-экономическому развитию не представляется возможным без создания в Азиатской части России опорной транспортной сети, отвечающей требованиям ХХI века. Транспортная «ограниченность» этого региона является серьезным, порой, критическим сдерживающим фактором при постепенном переходе от индустриально-сырьевого типа экономики к инновационному пути развития. Это сказывается на общих социально-экономических результатах страны в целом, не отвечает складывающейся новой геополитической ситуации в Азиатско-Тихоокеанском регионе и новой роли России в ней. Большая инерционность формирования транспортной сети, особенно в условиях Сибири (равно как и Дальнего Востока, и Севера Европейской части России) не позволяет мгновенно разрешать и преодолевать возникающие проблемы и дисбалансы в развитии на всех уровнях и звеньях хозяйственного комплекса.

Формирование транспортной сети необходимо рассматривать в неразрывной связи с экономическим развитием страны и ее регионов. Одним из путей выявления таких согласованных вариантов развития является разработка транспортно-экономических балансов.

Разработка транспортно-экономических балансов ведется исходя из следующих посылок:

приоритетное выполнение социально-экономических задач развития страны в целом, и отдельных ее регионов;

комплексное развития транспортного комплекса страны, позволяющему ему не только выполнить «запросы» экономики, но и занять достойное место в мировой транспортной системе;

восстановление геоэкономических, геополитических позиций страны как на мировом экономическом пространстве, так и в международном территориальном разделении труда.

Транспортно-экономические балансы, получающиеся на базе использования комплекса экономико-математических моделей, могут представлены тремя составляющими:

на макроуровне — разработка сбалансированного варианта развития отраслей экономики и транспорта в разрезе федеральных округов (в стоимостном выражении);

на мезоуровне — определение показателей развития важнейших отраслей и возможностей транспортного комплекса в федеральных округах и регионах (в натуральном выражении);

ни микроуровне — оценка сбалансированности провозных и пропускных способностей отдельных участков транспортных магистралей; выявление узких мест на базе определение нагрузок по основным направлениям магистральных транспортировок и пр.

Использование транспортно-экономических балансов, разработка их на долгосрочную перспективу позволяет не только дать прогнозы сбалансированного развития экономики страны и ее транспортного комплекса в разрезе федеральных округов, регионов, оценить возможность транспортного комплекса реализовать поставленные цели социально-экономического развития, но и проводить «мониторинг» ситуации при изменении внешних и внутренних условий.

Проведенный анализ типовых постановок классической транспортной модели с расширенным территориальным блоком показывает, что территориальный срез задачи может охватывать:

«мир в целом» и возникающие на этом пространстве транспортные хозяйственные связи (приложение 2, рис 1) между основными экономическими центрами: Европа — Азия — Америка (ЕС — Америка — БРИК — Япония) и др. ;

Единое транспортное пространство Евразийского материка и основные международные транспортные коридоры на этом пространстве (приложение 2, рис. 2, 3)

Единое транспортное пространство стран СНГ, с детальным представлением транспортной железнодорожной сети Азиатской России (приложение 2, рис. 4)

Территориальное пространство, охватывающее страны Восточной Азии, участвующие в формировании складывающегося газового рынка этого региона (приложение 2, рис. 5)

Разные типы экономических постановок транспортной задачи с расширенным территориальным блоком, не говоря уже о других типах экономических задач, характеризуются принципиально разным параметрами. В таблицах 1, 2 приведены некоторые из них.

Таблица 1 — Уровень агрегации экономической информации, используемый в моделях

Вход в «транспорт»

Выход

Мировое хозяйство в разрезе крупных центров зарождения (поглощения) грузов

Варианты формирования пространственной структуры грузообразующего потенциала МХС

Макрорегиональные центры зарождения и поглощения грузов

Варианты направлений грузопотоков от конкретных макрорегионов

Альтернативные транспортные коридоры при формировании транспортного контейнерного коридора «Азия — Европа»

Параметры возможной нагрузки на российские транспортные коридоры

Таблица 2

Уровни и задачи

Используемый инструментарий

Ожидаемый результат

1. Формирование возможных внешнеэкономических ситуаций и возможных реакций страны в рамках осуществления активной государственной региональной экономической политики

Аппарат сетей Петри, Имитационная многокритериальная модель развития магистрального транспорта Сибири

Внешнеэкономических ситуаций и внутрироссийские условия встраивания транспортного комплекса РФ в мирохозяйственную систему

2. Определение региональной структуры макро-показателей транспортно-экономических балансов отраслей экономики страны и транспортной системы в условиях меняющихся внешнеэкономических ситуаций и внутренних условий.

Межотраслевая межрайонная модель (с выделением отдельных субъектов Федерации СФО)

Темпы и пропорции развития отраслей экономики и границы требований к развитию транспортной отрасли

3 Определение перспективных направлений развития магистрального транспорта РФ на территории Сибири для достижения конкурентных преимуществ по превращению России в транспортный мост «Азия- Европа»

Имитационная многокритериальная модель развития магистрального транспорта Сибири,

Аппарат размытых множеств

Выявление «узких мест» в транспортной системе Сибири и выявление возможных путей их «расшивки»

4 Выявление взаимоприемлемых для разных участников (государства, региона, компаний). вариантов развития отдельных магистральных участков транспортной сети

Имитационная модель согласования интересов участников реализации крупных транспортных проектов,

Аппарат размытых множеств

Определению доли участия каждого из участников в инвестициях для достижения компромиссного варианта

Анализ устойчивости вариантов развития транспортного комплекса Сибири к изменению мировых и внутрироссийских условий

Аппарат сетей Петри

Имитационная модель согласования интересов участников реализации крупных транспортных проектов,

Выявление приоритетных направлений формирования магистральной транспортной сети.

Решение этого комплекса задач возможно только на основе формирования в России транспортной инфраструктуры мирового уровня, в первую очередь, международных транспортных коридоров, и создание прочной основы для интеграции России в мировую транспортную систему и укрепления стратегической конкурентной позиции российской экономики.

Подобные задачи относятся к классу задач имитационного моделирования (ИМ). ИМ является эффективным инструментом оценки характеристик процессов функционирования сложных систем на этапах их исследования и проектирования. Но этим возможности данного метода не ограничиваются: в современных системах управления ИМ используется непосредственно в контуре управления, на его основе решаются задачи прогнозирования для принятия решений по управлению территориально разнесенным объектом.

Создание и развитие теории ИМ обусловлено, прежде всего, неполнотой априорной информации о процессе функционирования исследуемого объекта (в нашем случае транспортной сети России). Именно от объема априорной информации зависит и математическая постановка задачи, а часто этим определяется не только подход, но и метод ее решения.

Невозможность ограничиться только одной универсальной моделью связана с тем, что, с одной стороны, перед этими моделями ставятся различные цели, а с другой стороны, они описывают процессы, протекающие в различных масштабах времени, причем степень полноты модели, ее соответствие реальному объекту зависят от целей, для которых эта модель используется.

Имитационное моделирование определяет в моделировании такую область, которая относится к получению экспериментальной информации о сложном объекте, которая не может быть получена иным путем, как экспериментируя с его моделью на ЭВМ.

Второй определяющей чертой термина является требование повторяемости, ибо один отдельно взятый эксперимент ничего не значит. Имитационный объект имеет вероятностный характер функционирования. Для исследователя представляют интерес выводы, носящие характер статистических показателей, оформленных, может быть, даже в виде графиков или таблиц, в которых каждому варианту исследуемых параметров поставлены в соответствие определенные средние значения с набором характеристик их распределения, без получения зависимости в аналитическом виде.

Эта особенность является и достоинством, и одновременно, недостатком ИМ. Достоинство в том, что резко расширяется класс изучаемых объектов, а недостаток — в отсутствии простого управляющего выражения, позволяющего прогнозировать результат повторного эксперимента. Но в реальной жизни также невозможно для сколько-нибудь сложного объекта получить точное значение экономического показателя, а только лишь его ожидаемое значение с возможными отклонениями.

Главной функцией имитационной модели является воспроизведение с заданной степенью точности прогнозируемых параметров её функционирования, представляющих исследовательский интерес.

Процесс создания программного продукта, позволяющего получать оптимальные управленческие решения методами адаптивно-имитационного моделирования имеет циклический характер и состоит из нескольких этапов:

I. Формулировка комплекса задач исследования. Особенностью имитационного моделирования является снятие требования единственности целевого функционала и возможность присоединить к главной цели, в нашем случае, например, достижению наименьшей стоимости перевозки продукции, дополнительные требования, которые будут обязательно учитываться при поиске оптимального плана управления.

II. Построение концептуальной модели объекта предполагает изучение системных свойств объекта, взаимосвязей между его элементами и средой, структуризацию и выделение подсистем. Концептуальная модель очень важна для исследовательских задач, в ней должно содержаться гипотетическое представление о природе взаимосвязей в объекте, которое должно быть либо подтверждено, либо опровергнуто с четким разграничением бесспорных моментов и исследовательских гипотез, которые могут быть уточнены в процессе экспериментов.

III. Определение структуры и требований к программе. Структура и требования к программе определяют ход и выполнение последующих этапов реализации исследований. В основном эти требования могут быть разбиты на 2 группы в соответствии с двумя целеполагающими установками.

Первая вытекает из целей исследования и направлена на результаты работы программ. Она устанавливает перечень характеристик состояния системы или их производных интегральных параметров, которые должны контролироваться экспериментатором в процессе моделирования при различных режимах. При первом прогоне — расширенный набор характеристик, позволяющий проконтролировать правильность хода эксперимента, убедиться в адаптивности моделируемого процесса, пусть даже с потерей времени на осуществление контроля. В эту же группу логично включить требования к интерфейсу программного продукта.

Вторая часть требований определяется назначением результатов работы программы. В зависимости от целей эти результаты должны преобразовываться либо в графический вид (для окончательных результатов), либо преобразовываться в соответствующий формат входной информации (для передачи другим блокам модели, особенно если они используют различные языки программирования).

IV. Разработка программы моделирования. Написание программы начинается с ее математического содержания. Прежде всего, это преобразование математических описаний элементов и учитываемых внешних воздействий к виду, который позволит реализовать пошаговое осуществление процесса функционирования на конкретной ЭВМ. Учитывая заданное начальное значение характеристик состояния системы, определяют алгоритм образования следующих друг за другом дискретных моментов модельного времени.

V. Верификация и адаптация имитационной модели. Заключительные этапы работы по построению модели не менее важны по степени ответственности. Чаще всего их именуют просто оценкой адаптации разработанной системы, часто забывая, что здесь имеют место две различных по существу проблемы. Первая — насколько близка созданная модель реально существующему явлению, вторая — насколько пригодна данная модель для исследования новых, еще не опробованных значений аргументов и параметров системы. Решение первой задачи, называемой многими авторами верификацией, чаще всего решается ретроспективным методом или методом контрольных точек. Обычно системе задаются такие значения параметров и начальных значений, в которые она должна прийти через определенное количество шагов модельного времени к состоянию, известному тем или иным образом исследователю

Комплекс адаптивно-имитационных моделей дает возможность более точно учитывать стохастические и нелинейные зависимости технологических процессов и получать научно обоснованные и надежные в реализации управленческие решения. Но, вместе с тем, нельзя не сказать о недостатках метода:

— сложности при описании и построении нелинейных технологических зависимостей, требующих привлечения к экономическому исследованию специалистов смежных наук, переработки значительно большего количества информации и специальных методов исследования, не применявшихся ранее экономической наукой;

— необходимость итеративного подхода при отыскании оптимума методами многомерного планирования эксперимента, существенно увеличивающего время поиска оптимального решения;

— некоторое снижение точности результатов расчета за счет требований диалога с ЭВМ, вынуждающих применять в комплексе упрощенные алгоритмы моделей;

Из анализа этих недостатков видно, что в своей основе они имеют гносеологический характер и для получения качественно новых результатов исследователь должен преодолеть трудности такого характера. По поводу третьего недостатка, носящего технические черты, нужно заметить, что в процессе развития информационной техники увеличивается быстродействие ЭВМ и в качестве элементов-моделей можно будет включать все более сложные функциональные зависимости, которые повысят общую точность вычислений. В рамках дипломного проекта разработка комплекса имитационного моделирования велась следуя предложенному выше технологическому циклу.

Глава 3. Формулировка комплекса задач исследования

Для обеспечения целостности и единства страны, ликвидации диспропорций в развитии регионов и развития единого экономического пространства России необходима единая опорная транспортная сеть. Под опорной транспортной сетью понимается совокупность путей сообщения и транспортных узлов, обеспечивающих устойчивую взаимосвязь крупнейших населенных пунктов, экономических центров и основные внешнеэкономические связи, пространственное и функциональное единство транспортной системы. Речь идет о железнодорожной инфраструктуре, внутренних водных путях, основных транспортных узлах (железнодорожные станции, морские и речные порты, аэропорты и т. д.)

Опорная сеть должна формироваться на основе единого долгосрочного прогноза, разработанного в увязке со стратегическими приоритетами и сценариями социально-экономического и пространственного развития государства. При этом для Европейской части России стоят задачи модернизации и развития опорной транспортной сети, для Азиатской части — ее дальнейшего формирования.

В настоящее время приоритетной задачей является ликвидация основных разрывов и «узких мест» в опорной транспортной сети.

Цель проводимого моделирования заключается в оценке достаточности транспортной сети России, необходимости ее модернизации с учетом потребностей не только межрегиональных внутрироссийских связей, но и запросов мировой системы в транзитных перевозках через Россию.

Глава 4. Концептуальная модель объекта

Усиление интереса к транспортных проблемам не только в связи с разработкой Транспортной стратегии России, но и при прогнозировании социально-экономических перспектив развития страны в целом, отдельных субъектов РФ, а также проблемных регионов ресурсного типа привело к ревизии используемого ранее экономико-математического аппарата, его модернизации. В настоящее время в качестве базовой модели принята классическая транспортная модель с расширенным территориальным блоком. Эта модель исходит из следующих исходных посылок.

1. Транспортная система макрорегиона (например, азиатской части страны) рассматривается как объединение транспортных систем входящих в него субъектов РФ. Основные требования к такому объединению заключаются в том, чтобы при последующей формализации обеспечивалось адекватное отражение специфики реализации внутренних и внешних транспортно-экономических связей каждого региона.

2. Для каждого региона рассматриваются несколько видов транспорта и несколько видов груза, подлежащих перевозке. Вид груза отождествляется с продукцией, производимой и/или потребляемой в регионе и провозимой транзитным потоком по его территории.

3. Как единая система транспортный комплекс каждого региона рассматривается:

а) точечными элементами — крупными агрегированными транспортными узлами (или интегрированными производственно-транспортными зонами), в пределах территории которых функционируют один или несколько видов транспорта (в зависимости от конкретных условий региона виды транспорта при удовлетворении спроса на их услуги могут дополнять или заменять друг друга);

б) линейными элементами -участками, которые в своей совокупности (с учетом нового строительства) не только описывают конфигурацию региональной сети каждого вида транспорта (в соответствии с расположением точечных элементов), но и отражают географический аспект взаимодействия их при оказании транспортных услуг потребителям.

4. В качестве территориальных единиц моделирования зарождения и погашения грузопотоков рассматриваются:

а) в явном виде — крупные промышленные узлы, транспортные узлы, промышленно-транспортные узлы и интегрированные производственно-транспортные зоны (далее все эти категории хозяйственных образований будем обозначать как ИПТЗ). С позиций моделирования совпадают с точечными элементами транспорта и отражают изменения в перспективе как производственной и пространственной структуры хозяйства каждого региона, так и поэлементного состава его транспортного комплекса;

б) в неявном виде (для более полного учета объемов грузопотоков и пассажиропотоков в регионе) — часть территории субъекта РФ, тяготеющая к тому или иному ИПТЗ в части обеспечения ее потребностей в транспортных услугах.

5. В качестве единиц представления потребителей услуг транспорта рассматриваются:

а) крупные и средние промышленные объекты либо крупные отраслевые и межотраслевые комплексы (выбор определяется не только сложностью конфигурации транспортной системы исследуемого региона, но и теснотой производственно-технологических связей в пределах территории ИПТЗ);

б) «агрегированный» потребитель, отражающий суммарную потребность не учитываемых в явном виде элементов хозяйственного комплекса ИПТЗ и тяготеющей к нему по транспортному обслуживанию территории.

6. Множество существующих и предполагаемых к формированию промышленно-транспортных узлов всех регионов делится на два непересекающихся подмножества:

а) внешние ИПТЗ, через которые транспортная система макрорегиона связана с транспортной сетью страны и далее с внешними рынками, и

б) внутренние ИПТЗ, которые в своей совокупности обеспечивают адекватное отражение пространственного аспекта процесса зарождения и погашения грузопотоков как основы формирования транспортно-экономических балансов.

Для формализации взаимодействия разных видов транспорта выделяются ИПТЗ, в которых предполагается или осуществляется перегрузка (перевалка) с одного вида транспорта на другой (необходимость и цели выделения определяются содержанием конкретных вопросов, которые требуют решения в каждой конкретной задаче).

7. Для каждого ИПТЗ рассматриваются 4 вида работ: погрузка (т.е. зарождение грузопотока — вывоз из ИПТЗ), разгрузка (т.е. погашение грузопотока — ввоз в ИПТЗ), перегрузка (т.е. смена вида транспорта в процессе перемещения грузопотока), пропуск (обработка) грузопотока, проходящего через ИПТЗ транзитом.

8. При формализации транзитный для каждого ИПТЗ поток рассматривается двумя частями:

а) одна отражает участие транспортной сети исследуемого макрорегиона в работе транспортного комплекса страны и формируется за счет обязательного пропуска «внесетевого» транзита; величина ее является либо обязательной, либо искомой составляющей транзитного потока для ИПТЗ, которые попадают в зону заданных направлений внешних транспортно-экономических связей, в том числе по экспорту-импорту);

б) вторая обеспечивает формирование в процессе расчетов по модели альтернативных вариантов схем межузловых грузоперевозок и образуется в ситуации, когда транзитный для конкретного ИПТЗ грузопоток «оседает» в смежном с ним узле (величина ее определяется в результате решения исходя из принятого критерия оптимизации).

9. В качестве обязательных принимаются ограничения на:

* объемы работ каждого вида в каждом ИПТЗ;

* объемы провозной и/или пропускной способности каждого рассматриваемого участка транспортной сети;

* объемы «внесетевого» транзита по входным/выходным узлам направлений внешних транспортно-экономических связей России по экспорту-импорту;

* объемы производства и/или потребления каждого вида продукции в каждом узле;

* объемы ввоза и/или вывоза рассматриваемой продукции за пределы сети макрорегиона.

Глава 5. Требования

Традиционным экономико-математическим аппаратом решения задач рассматриваемого типа является модели транспортного типа, конкретная структура которых уточняется в зависимости от

экономической постановки задачи,

факторов и условий, влияние которых необходимо отследить,

уровня иерархии территориального образования, применительно к которому проводится анализ транспортной стратегии и т. д.

Этот аппарат является традиционным с позиции экономико-математического моделирования, но предполагает наличие соответствующей квалификации у пользователей, причем не только экономической, но и математической.

Настоящий период развития мирохозяйственной системы характеризуется становление новой мировой транспортной системы, в которой Россия может занять более значимые позиции на рынке транспортных услуг. Это предполагает необходимость проведения постоянных расчетов в режиме мониторинга и оперативного изменения не только математической постановки задачи, но и экономической постановки. Наиболее изменчивой является, безусловно, экономическая постановка задачи, в связи с тем, что требуется отражать и учитывать на этапе формализованного описания условий:

постоянные изменения внешней и внутренней экономической среды реализации, как самой экономической стратегии развития страны, так и отдельных ее составляющих (энергетической и пр.),

Изменения внешнеэкономических факторов (приложение 2 таблица 1.) способны повлиять на

Объем и регулярность загрузки магистрали

Закрепление за той или иной магистралью статуса международного коридора по обеспечению транспортировки контейнерных грузов.

Заинтересованность инвесторов в финансировании и поддержке строительства отдельных участков трасс (многие крупные национальные корпорации заинтересованы в развитии отдельных магистральных участков с целью выхода на мировые рынки).

Нагрузку на стратегические транспортные направления «Транссиб», ТРАСЕКа, ПОЛЯРНАЯ, СМП, Севсиб и др. (гибкая ценовая политика может привлечь дополнительный объем грузов).

Неопределенностностный и вероятностный характер практически всей экономической информации,

Высокую информационную недостаточность, неполноту экономических данных на этапе предварительной постановки задачи.

Учитывая высокую изменчивость экономической информации, большой горизонт прогнозирования (25 и более лет) целесообразна разработка программного обеспечения, облегчающего проведение многочисленных сценарных расчетов пользователем, обеспечивающего возможность быстрой и оперативной корректировки не только ранее сделанной постановки задачи (добавление и удаление новых грузообразующих центров, новых центров грузопоглощения, новых направлений и видов транспортировки), но и постановки совершенно новой задачи.

Программное обеспечение должно позволять:

проводить изменение общесистемных условий, параметров сценария развития страны и автоматическую настройку транспортной нагрузки;

задавать контуры анализируемой транспортной сети региона в интерактивном режиме: уточнение видов транспорта, рассматриваемых в задаче; привязку конкретных направлений транспортировки к картографической основе и пр. ;

отражать множественность и взаимозаменяемость технологических способов транспортировки при осуществлении транспортно-экономических связей;

обеспечивать оперативную корректировку технико-экономических параметров разных технологических способов транспортировки;

отслеживать согласованность и непротиворечивость всех изменений сценарий и проведения верификации исходных данных;

обеспечивать возможность автоматического построения математической модели транспортной задачи в соответствии с конкретной постановкой задачи;

обеспечивать наглядность иллюстративного материала, характеризующего данную постановку задачи.

сохранять различные сценарии для последующего обращения к ним

В соответствие с классификацией, предложенной в главе 2 требования делятся на две группы (Таблица 3):

Таблица 3

Номер группы

Список требований

Группа 1

1,2,3,4,5,7

Группа 2

6,8

Программное обеспечение должно иметь развитый, но дружественный интерфейс; работать среде Windows 2000/XP.

Глава 6. Разработка программы моделирования

Общая схема программного комплекса

Программный комплекс

«Оценка вариантов формирования транспортной сети Азиатской России»

Рис. 1

Структура разрабатываемого программного комплекса, предназначенного для решения описанного типа экономических задач и ориентированного на широкий круг пользователей представлена на рис. 1.

В программный комплекс входит интерактивная сценарная постановка задачи (Величкин Роман), генерация транспортной модели (Житницкий Александр).

Решение оптимизационной транспортной модели (классическая постановка с расширенным территориальным блоком) (Житницкий Александр). Визуализация и содержательный анализ решений имитационной транспортной модели (Плехов Дмитрий).

На этом же рис. 1 выделены разрабатываемые мной программные компоненты и показано их место в общем, программном комплексе.

Описание данных

Входные данные

База данных MS Access с заданной структурой таблиц, полей и т. д. (в ней уже может храниться информация).

Файл *. gst, файл в котором хранится информациях о слоях. Открывая данный файл, пользователь, осуществляет выбор картографической основы для постановки своей конкретной задачи.

Файлы *. tab Пользователь может добавлять существующие слои к своему проекту.

Выходные данные:

база данных MS Access, в которой хранится вся необходимая информация для решения транспортной задачи.

файл *. gst, в котором хранится информация о слоях, добавленных в проект, а также о базе данных

файлы *. tab, каждый из таких файлов представляет слой. В этих файлах хранится вся картографическая информация:

Картографические объекты (пункты, дороги и т. д.)

Способ отображения информации на экране (цвет, размер, тип значков и т. д.).

Выбор средств реализации

Проанализировав требования к инструментарию, выбор программного средства был сделан в пользу среды программирования Microsoft Visual Basic 6.0. Это объясняется следующими моментами:

Одним из обязательных требования была работа программы в среде Windows.

Наличием большого числа примеров картографических приложений на данном языке.

Наличием опыта разработки программ в данной среде программирования у разработчика.

Удобством средств проектирования пользовательского интерфейса, которые предоставляет данная среда программирования.

Поддержкой технологии ADO

В качестве СУБД было решено использовать систему Microsoft Access 2003 (входит в состав пакета Microsoft Office 2003. Такой выбор объясняется следующими моментами:

Доступностью и простотой установки данного пакета (возможность установки данного пакета неспециалистами в области информационных технологи).

Наличием опыта работы с данным пакетом у пользователей создаваемого программного продукта.

Полным соответствием требованиям, которые предъявляет к СУБД создаваемый программный продукт.

Структура базы данных

База данных имеет следующую структуру:

Рис. 2

Назначение каждой таблицы представлено в таблице 4.

Таблица 4

Таблица

Описание

tbl_punkty

Таблица для хранения информации пунктах

tbl_dorogi

Таблица для хранения информации о магистралях

tbl_param

Таблица для хранения технико-экономических параметров пунктов и магистралей

tbl_constraint

Таблица для хранения ограничений

tbl_dorogi_type

Таблица для хранения типов магистралей

tbl_const_type

Таблица для хранения типов ограничений

tbl_types

Таблица для хранения типов пунктов

tbl_paramList

Таблица для хранения списка параметров

Представленная структура базы данных позволяет хранить всю необходимую информацию, позволяющую проводить имитационное моделирование. Число параметров

Возможности программного продукта

Соответствие между функциональным возможностями созданного продукта и требованиями приведено в таблице 5:

Таблица 5

Возможность (программа позволяет:)

Соответствующее требование (программа должна позволять:)

осуществлять выбор подходящей картографической основы для постановки задачи. Пользователю предоставляется готовые карты, которые он может редактировать

1)проводить изменение общесистемных условий, параметров сценария развития страны и автоматическую настройку транспортной нагрузки;

2)обеспечивать наглядность иллюстративного материала, характеризующего данную постановку задачи.

задавать контуры территориального пространства, в рамках которого будет осуществлять постановка и решение задачи. (модуль позволяет ставить транспортные задачи, привязанные не к конкретному территориальному образованию, а к территориальной системе, контуры которой задаются пользователем.)

задавать контуры анализируемой транспортной сети региона в интерактивном режиме: уточнение видов транспорта, рассматриваемых в задаче; привязку конкретных направлений транспортировки к картографической основе и пр.

задать транспортную сеть, подлежащей анализу по желанию заказчика. Для уточнения контуров транспортной сети предоставляется возможность опираться на реально существующие транспортные магистрали с последующим уточнением требуемых направлений, достройки перспективных и т. д

отражать множественность и взаимозаменяемость технологических способов транспортировки при осуществлении транспортно-экономических связей;

формировать транспортную сеть любой конфигурации (позволяет рассматривать все возможные виды транспорта и отражать их в модели (Железнодорожный Автомобильный, Авиационный Речной Морской))

отражать множественность и взаимозаменяемость технологических способов транспортировки при осуществлении транспортно-экономических связей;

задать территориальную систему, определяющую направления грузопотоков, пункты зарождения и поглощения грузов по желанию заказчика (предоставляется возможность опираться на реально существующие территориальные центры (города), так и «фиктивные», вводимые для решения определенных исследовательских задач)

1)обеспечивать наглядность иллюстративного материала, характеризующего данную постановку задачи.

2)Выбирать картографическую основу, характеризующую конкретную постановку задачи

дополнить территориальную систему комплексом хозяйствующих субъектов

1)отражать множественность и взаимозаменяемость технологических способов транспортировки при осуществлении транспортно-экономических связей;

2)обеспечивать оперативную корректировку технико-экономических параметров разных технологических способов транспортировки;

динамично менять множество «отслеживаемых» постановщиком задачи параметров территориальных систем и хозяйствующих субъектов

1)обеспечивать оперативную корректировку технико-экономических параметров разных технологических способов транспортировки;

2)отслеживать согласованность и непротиворечивость всех изменений сценарий и проведения верификации исходных данных;

динамично менять ограничения, накладываемы на объекты

обеспечивать оперативную корректировку технико-экономических параметров разных технологических способов транспортировки;

сохранять параметры конкретной задачи в базе данных, которая имеет структуру, удобную для генерации транспортной модели и решения транспортной задачи

обеспечивать возможность автоматического построения математической модели транспортной задачи в соответствии с конкретной постановкой задачи;

Схема работы программы

Результатом декомпозиции программы стало три модуля:

Модуль работы с проектом.

Модуль работы с базой данных.

Модуль работы с картографическим окружением.

Модуль работы с проектом

В терминологии созданного программного продукта проект это файл с расширением *. gst и ассоциированная с ним база данных, имеющая определенную структуру (структура базы описана в соответствующем разделе). Данный модуль несет следующую функциональную нагрузку:

Создание нового проекта

При вызове соответствующей процедуры открывается диалоговое окно выбора места расположения создаваемого проекта на жестком диске. По умолчанию в проект включена пустая база данных (c заданной структурой) и пустой файл (имя файла определяется именем проекта) см. рис3.

Рис. 3

Открытие существующего проекта

При вызове соответствующей процедуры открывается диалоговое окно открытия файлов с расширением *. gst. При открытии проекта сразу устанавливается связь с базой данных, ассоциированной с этим проектом. В случае невозможности установить связь (например, если база данных заблокирована) выдается соответствующее сообщение (с причиной неудачи) и предлагается выбрать другой проект. Подключение происходит посредством технологии ADO 2.8 (ActiveX Data Objects) с использованием библиотеки Microsoft ActiveX Data Objects 2.8 Library (файл msado15. dll).

Сохранение проекта

Реализовано два режима сохранения проекта:

«Сохранить проект».

Данный режим сохраняет проект в то место, откуда он открывался. Под сохранением проекта понимается сохранение изменений всех файлов, которые связаны с проектом (для базы данных это корректное закрытие всех транзакций).

«Сохранить проект как… «

При выборе данного режима сохранения открывается диалоговое окно выбора директории, в которую будет сохранен текущий проект. Далее все аналогично первому режиму сохранения.

Модуль работы с базой данных

Данный модуль несет следующую функциональную нагрузку:

Получение списка параметров

При выборе соответствующего пункта меню происходит подключение к базе данных и в поле на форме frmParamInit отображаются текущие параметры, хранящиеся в таблице tbl_param. Подключение происходит посредством технологии ADO 2.8 (ActiveX Data Objects) с использованием библиотеки Microsoft ActiveX Data Objects 2.8 Library (файл msado15. dll).

Изменение списка параметров

В рамках подключения к базе данных, установленного в разделе «Получение списка параметров» на форме frmParamInit реализована возможность корректировки списка параметров (то есть добавления и удаления). На уровне базы данных происходит изменение количества записей в таблице tbl_paramList. Реализована поддержка механизма откатов и подтверждений транзакций, посредством методов RollbackTrans () и CommitTrans объекта Connection.

Форма изменения списка параметров (frmParamInit) приведена на рис. 4.

Рис. 4

Определение технико-экономических параметров

Под определением параметров в терминах созданного программного продукта подразумевается заполнение таблицы tbl_param. Технико-экономическими параметрами характеризуются магистрали и пункты. Форма определения параметров (frmParam) представлена на рис 5.

Рис. 5

Список параметров, доступных для определения определяется записями в таблице tbl_ParamList. Соответственно число элементов формы определения параметров определяется числом записей в таблице tbl_paramList. При заполнении таблицы идет проверка на соответствие типов введенных параметров и типов, прописанных в таблице tbl_ParamList, при несоответствие — текущая транзакция откатывается и выдается соответствующие предупреждение.

Модуль работы с картографическим окружением

Добавление слоя

В терминах геоинформационной системы MapInfo под слоем понимается файл с расширением *. tab. К проекту можно добавить неограниченное количество слоев. Добавление слоя осуществляется вызовом метода Add () объекта Layers, который входит в состав библиотеки MapX 5.0. Выбор файла для добавление происходит в стандартном диалоговом окне.

Добавление картографического объекта (пункта, магистрали)

Добавление новых картографических объектов происходит с помощью стандартных инструментов геоинформационной системы MapInfo. Происходит обращение к соответствующим методам библиотеки MapX. Реализовано два инструмента:

Рисование линии

При выборе этого инструмента вызывается метод PickLine (), который открывает форму выбора характеристик добавляемой линии (цвет, стиль, толщина) а затем метод miAddLineTool ()

Рисование пункта

При выборе этого инструмента вызывается метод PickPoint (), который открывает форму выбора характеристик добавляемой линии (цвет, стиль, толщина) а затем метод miAddPointTool ()

После нанесение на карту новых картографических объектов, они добавляется к текущему проекту (добавляется информация в файл *. gst).

Примеры добавление пунктов и линий приведены на рис 6.

Рис. 6

Поиск объектов на карте

При выборе соответствующего пункта меню активным становится инструмент «Выбор в прямоугольнике» (вызывается метод SelectRectangle () объекта Map) системы MapInfo, информацию об объектах, попавших в область выделения берется из соответствующего слоя и добавляется в ComboBox, который располагается на главной форме frmMain (рис. 6).

Системные требования

Операционная система Windows 2000/XP.

Пакет Microsoft Office 2000 (желательно 2003).

Все необходимые библиотеки будут в составе дистрибутива и ограничений на требования не накладывают.

Состав дистрибутива.

Исполняемый модуль ECO_MAP. exe.

Пример базы данных map. mdb.

Руководство пользователя (руководство. doc).

Набор библиотек для интеграции с пакетом MapInfo.

Характеристики программного продукта.

Объем кода: 3000 строк.

Количество форм: 8, список форм приведен в таблице 6:

Степень отладки: 80%.

Таблица 6

Название формы

Назначение

frmMain

главная форма, из нее происходит вызов все подчиненных форм.

frmParamInit

форма, для определения (добавления/удаления) списка параметров, участвующих в конкретном проекте

frmParam

форма, для задания значения параметров

frmLayer

форма, для управление слоями в проекте

frmAbout

форма с информацией о разработчике и дате последнего изменения в программном продукте

frmProject

форма с информацией о текущем проекте

frmProperties

форма, для просмотра и изменения служебной информации о проекте.

frmSample

форма для работы с отчетом

Заключение

В рамках дипломного проекта мною проделана следующая работа:

Произведен обзор предметной области;

Изучены методы экономико-математического моделирования, которые используются в ИЭОПП СОРАН при постановке, решении и анализе транспортных задач при разработке среднесрочных и долгосрочных прогнозов развития страны, подготовке стратегии развития Сибири и др. ;

Проанализированы основные типы экономических задач, при решении которых встают вопросы прогнозирования работы транспортной системы, а также способы решения этих задач;

Изучена система настольной картографии MapInfo 7. 0;

Изучена библиотека Map X 5. 0;

Систематизированы основные требования, которые предъявляют экономические задачи к инструментарию и возможности их разрешения;

На основании анализа требований были выбраны средства разработки;

Разработан пользовательский интерфейс;

Осуществлена программная реализацию;

Разработано руководство пользователя;

Произведена интеграция программного продукта с модулем решения и модулем анализа решения транспортной задачи;

Проведена комплексная отладка программы.

В процессе разработки программного продукта были пройдены 4 этапа разработки систем имитационного моделирования, описанных в главе 2:

Формулировка комплекса задач исследования.

Построение концептуальной модели.

Определение структуры и требований к программе.

Разработка программы моделирования.

Разработка систем имитационного моделирования также включает в себя этап верификации и адаптации имитационной модели. Заключительные этапы работы по построению модели не менее важны по степени ответственности. Чаще всего их именуют просто оценкой адаптации разработанной системы, часто забывая, что здесь имеют место две различных по существу проблемы. Первая — насколько близка созданная модель реально существующему явлению, вторая — насколько пригодна данная модель для исследования новых, еще не опробованных значений аргументов и параметров системы. Решение первой задачи, называемой многими авторами верификацией, чаще всего решается ретроспективным методом или методом контрольных точек. Обычно системе задаются такие значения параметров и начальных значений, в которые она должна прийти через определенное количество шагов модельного времени к состоянию, известному тем или иным образом исследователю. В решении этих двух задач, то есть в прохождение заключительного этапа разработки систем имитационного моделирования, я вижу возможность развития и совершенствования созданного программного продукта. С точки зрения расширения функционала программного продукта планируется реализовать механизм отчетов по выбранным объектам.

Программный продукт успешно внедрен и используется в Институте Экономике и Организации Промышленного производства СО РАН.

Список литературы

1. Проблемные регионы ресурсного типа: программы, проекты и транспортные коридоры/ Под ред. М. К. Бандмана и В. Ю. Малова. — Новосибирск: ИЭОПП СО РАН, 2000. — 264с.

2. Джарод Холингвэрт MapX 5 руководство разработчика Т I М. Вильямс, 2004. — 421с.

3. Емельянов А. А., Власова Е. А. Имитационное моделирование в экономических информационных системах. — М.: МЭСИ, 1996.- 108 с.

4. Машинные имитационные эксперименты с моделями экономических систем./ Под ред. Нейлора Т. М. — М.: Мир, 1975. -501с.

5. Шеннон Р. Дж. Имитационное моделирование систем — искусство и наука. — М. :Мир, 1978. -418с.

6. Есикова Т. Е. Типовые задачи адаптации интеграционных проектов к изменению условий экономической среды/ Интеллектуальные и информационные ресурсы и структуры для регионального развития. — М.: Ин-т географии РАН, 2002.

7. Основы исследования операций. Том 1. Г. Вагнер. Перевод с английского Б. Т. Вавилова. Москва: Мир, 1972 — 334с.

8. Суслов В. И., Малов В. Ю., Есикова Т. Н., Ягольницер А. М. Место России в интеграции евроазиатского континента. Место России в интеграции Евроазиатского континента (проект аналитического доклада)/ Совет Федерации Федерального Собрания Р Ф, Орг. ком. Байкальского Экон. Форума. — М. -Иркутск, 2004. — 122 с. + CD-ROM.

9. Суслов В. И., Малов В. Ю., Есикова Т. Н., Ягольницер М. А., Гончаренко С. С., Бажанов В. А., Блам Ю. Ш., Воробьева В. В., Гурин Г. В., Ершов Ю. С., Ионова В. Д., Ковалева Г. Д., Кулешов В. В., Малов В. Ю., Мельникова Л. В., Мелентьев Б. В., Павлов В. Н., Ратьковская Т. Г., Смирнов В. Д., Соколов В. М., Харитонова В. Н., Цимдина З. Р., Чурашев В. Н., Черевикина М. Ю., Шереметова Т. П., Гранберг А. Г., и др. Россия и экономическая интеграция Евроазиатского континента: Аналитический доклад/ ИЭОПП СО РАН. — Новосибирск, 2004. — 72 с.

10. Малов В. Ю., Есикова Т. Н. Перспективная грузообразующая база Сибири (с учетом интегрированных транспортно-промышленных зон в регионах перспективного освоения)// Восьмой Петербургский международный экономический форум: Круглый стол «Транспорт и экономический рост» (Санкт-Петербург, 16 июня 2004

11. Воробьева В. В., Есикова Т. Н., Ионова В. Д., Малов В. Ю. Пространственный аспект стратегии развития Азиатской части России: формирование северного широтного пояса экономического развития страны. Препринт ИЭОПП, 2004, 46 с.

Приложение 1

Руководство пользователя Программного продукта «Интерактивная сценарная постановка транспортной задачи».

Содержание.

Создание проекта.

Открытие проекта.

Добавление карты.

Добавление сети железных дорог.

Добавление пунктов.

Уточнение параметров.

Выбор территориально-транспортной сети.

Магистраль.

Пункт.

Определение технико-экономических параметров.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой