ВЗАЄМОЗВ'ЯЗОК МАТЕРІАЛЬНИХ ТА ІНФОРМАЦІЙНИХ ПОТОКІВ

У транспортній системі переміщення вантажів або пасажирів викликає матеріальні потоки, які направлені від пункту відправлення до пункту призначення. Пов'язаний з кожним матеріальним потоком певний обсяг інформації, який повинен бути переданий певних об'єктів транспортної системи, утворює кілька інформаційних потоків, від успішного проходження яких залежить сама можливість руху матеріального потоку. Взаємозв'язок між матеріальним і залежними від нього інформаційними потоками може бути представлена у вигляді схеми (рис. 1.1).

Взаємозв'язок матеріального та інформаційних потоків

Мал. 1.1. Взаємозв'язок матеріального та інформаційних потоків

Таким чином, в транспортній системі інформаційний потік утворюється вже при необхідності переміщення вантажів або пасажирів. На підставі обробки даних цього інформаційного потоку виконуються необхідні заходи для організації матеріального потоку. У ці заходи можуть входити укладення договору перевезення і оформлення необхідних дорожніх і фінансових документів. Підготовка цих документів часто пов'язана з необхідністю організації обміну інформацією між кількома організаціями. Наприклад, при підготовці міжнародного автомобільного перевезення необхідно оформити досить велика кількість документів в різних організаціях. Дані, наведені в заявці на перевезення, служать основою для підготовки безлічі різних документів фахівцями декількох організацій. При цьому використовується великий обсяг спеціальної інформації, заснованої на законодавчих і нормативних актах, а також на відомчих інструкціях. Отже, кожен документ містить величезний потік інформації різного походження.

При підготовці документації для виконання міжнародного автомобільного перевезення інформаційний потік випереджає матеріальний. При цьому не варто забувати, що він, як правило, ініціюється заявкою на доставку вантажу, яку направляє споживач вантажу відправнику. Заявки на доставку вантажу утворюють інформаційний потік, випереджаюче матеріальний і має зворотне по відношенню до нього напрямок. Після того як відправник вантажу приймає рішення про його доставку і погоджує з перевізником терміни прибуття до одержувача, він направляє повідомлення про майбутнє прибуття вантажу одержувачу.

Інформаційний потік випереджає матеріальний і збігається з ним у напрямку. Час, на яке інформаційний потік з даними про вантаж повинен випереджати момент доставки вантажу, визначається необхідними витратами часу на підготовку до прийому вантажу і планування супутніх операцій (перевантаження, сортування і т.п.). Підготовлений комплект шляхової документації утворює інформаційний потік, наступний разом з вантажем. Цей потік слід одночасно з матеріальним і збігається з ним у напрямку. Після доставки вантажу матеріальний потік припиняється, але це не відноситься до інформаційного потоку.

Споживач підтверджує прибуття вантажу. У разі виникнення будь-яких проблем може виникнути необхідність в передачі актів взаємних претензій, рахунків та інших різних документів. Таким чином, і після завершення матеріального потоку інформаційні потоки між учасниками перевезення можуть тривати досить тривалий час і в дуже великих обсягах.

Інформаційні потоки і їх організація [1]

Для оцінки інформаційного потоку використовують такі основні показники: джерело виникнення; напрямок руху потоку; обсяг переданих даних; терміни доставки інформації. Класифікація інформаційних потоків наведена на рис. 1.2.

По відношенню до транспортної системи (ТС) інформаційні потоки діляться на внутрішні, що циркулюють між елементами системи, і зовнішні, що забезпечують взаємодію ТЗ з зовнішнім середовищем. Для зовнішніх потоків відносно напрямку руху можуть виділятися внутрішні і зовнішні потоки аналогічно, як вони розглядаються для елементів ТС.

По виду носіїв даних на даний момент найбільш поширені потоки на паперових носіях. Оригінали документів можуть бути передані поштою, кур'єром тощо Для передачі копій крім зазначених способів можуть використовуватися факс або електронна пошта. Документ, записаний в електронному форматі, може зберігатися в системі зберігання даних комп'ютера або перебувати на переносному носії. Доставка переносного носія з даними аналогічна доставці оригіналу документа. Між комп'ютерами дані можуть передаватися по телекомунікаційних мереж.

З точки зору управління ТЗ важливим показником є періодичність виникнення інформаційних потоків. Регулярні потоки легше

Мал. 1.2. Класифікація інформаційних потоків

піддаються контролю і обробці, ніж нерегулярні, що носять випадковий характер. Синхронні інформаційні потоки передаються паралельно і одночасно з породжують їх потоками іншого виду (матеріальними, фінансовими, сервісними і т.п.). В цьому випадку ми отримуємо інформацію в режимі реального часу (онлайн).

Організація інформаційних потоків в режимі реального часу - найважливіша умова ефективного управління транспортною системою. За характером зміни даних у часі розрізняють безперервні і дискретні інформаційні потоки. Безперервний потік відбивається деякої безперервною функцією і фізично являє собою безперервно змінюються значення даних. Наприклад, шлях, пройдений автомобілем під час руху. Дискретний потік характеризується кінцевим безліччю значень і в залежності від вихідного стану приймає значення, пов'язані з певним станом системи.

Виходячи з фізичної сутності процесу, властивого об'єкту управління, можна виділити деякі важливі з точки зору управління різновиди безперервних і дискретних функцій, що відбивають реальні потоки.

  • 1. Безперервна функція безперервного аргументу. Функція має вигляд fit), неперервна на всьому відрізку і може описати реальний сигнал в будь-який момент часу. При цьому не накладаються ніякі обмеження на вибір моменту часу і на вибір значення самої функції, наприклад, температура в кузові рефрижератора.
  • 2. Безперервна функція дискретного аргументу. Зазвичай такі потоки виникають при квантуванні безперервних величин за часом. В цьому випадку задаються деякі фіксовані моменти часу t v відлічувані через інтервал At, який зазвичай визначається спектральними властивостями вихідного фізичного процесу і вимогами до точності отримання даних. Функція / (?, -) може приймати будь-які миттєві значення, але вона визначається тільки для дискретних значень часу. Наприклад, положення вантажу в просторі в системах доставки «точно вчасно».
  • 3. Дискретна функція безперервного аргументу. У цьому випадку функція f (t) має ряд кінцевих дискретних значень, проте визначена на всьому відрізку часу t для будь-якого миттєвого значення часу. Дискретизація самої функції пов'язана зі створенням шкали квантування потоку даних за часом. При цьому крок квантування визначається необхідною точністю відтворення вихідної величини і витратами на передачу сигналу, наприклад, дані про шлях, пройдений автомобілем, при передачі даних в центр управління за допомогою навігаційних систем.
  • 4. Дискретна функція дискретного аргументу. У цьому випадку функція fj (tj) приймає одне з можливих дискретних значень, загальна кількість яких є кінцевим і визначається для кінцевого набору дискретних значень часу. Дискретизація, таким чином, проходить як по рівнях, так і за моментами часу, наприклад, кількість поїздок, що здійснюються автомобілем під час роботи на лінії.

Практичне застосування

Досить цікавою видається статистика використання способів передачі даних між клієнтами і 36 найбільшими американськими і європейськими морськими вантажними перевізниками, наведена на рис. 1.3 [2] .

Використання коштів комунікацій

Мал. 1.3. Використання коштів комунікацій

Слід зазначити, що при замовленні використовуються переважно такі досить традиційні засоби зв'язку, як телефон, факс або електронна пошта. Для спостереження за процесом доставки вантажу, до якого входить не тільки отримання інформації про місцезнаходження вантажу, а й передача різних вказівок перевізнику, сучасні електронні засоби комунікацій використовуються значно ширше. В першу чергу це веб-сайти перевізників і засоби Electronic Data Interchange (EDI) - електронного обміну даними.

У транспортній системі, яка включає в себе значну кількість джерел виникнення і споживачів даних, інформаційні потоки передаються з інформаційної мережі.

Інформаційна мережа - це складна розподілена в просторі система, яка складається з безлічі зосереджених (локальних) підсистем, які мають програмно-апаратними засобами реалізації тих чи інших складових інформаційних процесів, і безлічі засобів, що забезпечують з'єднання і взаємодія цих підсистем. Під інформаційними процесами розуміють сукупність взаємопов'язаних і взаємообумовлених процесів виявлення, аналізу, введення і відбору інформації, її передачі, обробки, зберігання, пошуку і т.д.

Специфічним для інформаційних мереж є поняття структури, яке розкриває схему зв'язків і взаємодія між елементами. Інформаційна мережа представляється безліччю різних структур. Тому для характеристики інформаційних мереж використовують поняття << архітектура мережі » (англ, architecture - будова структури).

Архітектура інформаційної мережі визначає принципи побудови мереж, що відображають єдність фізичної, логічної та функціональної структур.

Фізична структура - це схема зв'язків фізичних елементів, які включають технічні, обчислювальні, інформаційні та інші необхідні для функціонування мережі пристрою.

Основні компоненти фізичної структури включають в себе внутрішні і зовнішні вузли, канали і лінії зв'язку. Структура в загальному вигляді задається схемою зв'язків (рис. 1.4), яка містить інформацію про те, що внутрішній вузол А, до якого через концентратор До 2 підключено п А зовнішніх вузлів, з'єднаний також і з внутрішнім вузлом В. Аналогічно внутрішні вузли С і D через концентратори K ^ і К : , пов'язані з п з і п п зовнішніми вузлами. За допомогою структурної схеми таку інформацію можна отримати про кожному вузлі мережі. Користувача мережі для передачі інформаційних потоків цікавлять можливість і характеристики з'єднання (наприклад, швидкість, надійність) між зовнішніми вузлами мережі, що визначається кількістю внутрішніх вузлів і каналів і ліній зв'язку між ними.

Загальна фізична структура інформаційної мережі

Мал. 1.4. Загальна фізична структура інформаційної мережі

Логічна структура визначає принципи побудови зв'язків, алгоритми організації процесів і управління ними, логіку функціонування програмних засобів. Функціональна структура пов'язана з обслуговуванням тій чи іншій номенклатури інформаційних процесів. Узагальнена геометрична модель фізичної структури визначає топологію інформаційної мережі.

Основу мережі складають інформаційні вузли. Будь-який інформаційний вузол - це технічна або організаційно-технічна система певної складності, що здійснює ті чи інші інформаційні процеси. Наприклад, в вузлі можуть виконуватися обробка інформації, приведення інформації, що надходить до виду, зручного для подальших перетворень, обробка з метою стиснення, скорочення надмірності і управління потоками надходить і виходить інформації. Особливу роль в інформаційній мережі відіграють зовнішні вузли, по яких проходить кордон мережі. Кордон мережі - це умовна лінія або перетин, через яку інформація може вийти з мережі або вступити до неї.

важливо

Кордон мережі - це не територіальне, а логічне обмеження в сенсі функціональної або предметної належності до тієї чи іншої підсистеми і зв'язку її з дайной інформаційною мережею.

Зовнішній вузол мережі характеризується можливістю підключення до мережі і взаємодії з нею.

Внутрішні вузли мережі діляться на транзитні - з обробкою інформації, з накопиченням інформації і т.д.

Класифікація інформаційних мереж наведена па рис. 1.5.

Класифікація інформаційних мереж

Мал. 1.5. Класифікація інформаційних мереж

Якість інформаційних мереж оцінюється за допомогою таких показників, як загальне число зв'язків, тимчасові характеристики, надійність обслуговування, достовірність передачі, збереження і цілісність інформації, можливість доступу до інформаційних і обчислювальних ресурсів.

Загальна кількість зв'язків визначає потенційну здатність інформаційної мережі встановлювати взаємодію між користувачами і розподіленими ресурсами, що особливо важливо для ТЗ. Чим більше користувачів, що мають можливість підключитися до мережі і використовувати її ресурси, тим досконаліша така мережа.

Тимчасові характеристики якості є важливими щодо того, наскільки швидко обслуговуються користувачі і скільки часу витрачається на обробку їх запитів.

Надійність обслуговування характеризується ймовірністю безвідмовної роботи інформаційної мережі при взаємодії з нею користувача, зручністю доступу в обслуговуванні, а також наявністю засобів діагностики і резервування.

Конфігурація інформаційних потоків визначається використовуваними лініями зв'язку інформаційної мережі, наявністю проміжних і комутуючих потоки даних об'єктів ТС і т.п. У той же час за структурою мережі передачі потоків даних можна виділити три основні варіанти, з яких буде складатися будь-яка інформаційна мережа в ТС. Ці варіанти представлені на рис. 1.6.

Варіанти структур інформаційних потоків

Мал. 1.6. Варіанти структур інформаційних потоків

Радіальна структура інформаційних потоків характерна для передачі одних і тих же даних декільком споживачам інформації. Кущова структура виникає, коли отримані дані одним споживачем (об'єкт комутації) передаються потім кільком наступним споживачам. Наприклад, дані про прибуття вантажу в морський порт передаються в митницю, експедитору країни призначення і вантажоодержувачу. Послідовна структура забезпечує передачу даних по ланцюжку, яка, наприклад, може відповідати логістичному ланцюжку доставки товару і т.п.

Для процесів доставки вантажів відповідно до рухом матеріального потоку характерна радіальна, послідовна і потім кущова структура інформаційних потоків, як показано на рис. 1.7.

Послідовність структур інформаційних потоків

Мал. 1.7. Послідовність структур інформаційних потоків

Якщо ТЗ являє собою не ланцюжок (див. Рис. 1.7), а мережа поставок, то структура інформаційних потоків мережі буде являти собою комбінацію інформаційних потоків ланцюжків поставок в даній мережі.

Склад інформаційних потоків повинен функціонально покривати такі інформаційні потреби ТЗ:

  • • збір інформації в режимі реального часу про місцезнаходження, зміст і стан ідентифікованих автомобілів, партій і окремих вантажів, контейнерів, піддонів і т.п .;
  • • об'єднання зібраної інформації з плановими завданнями і графіками, своєчасне і швидке оновлення цих об'єднаних даних і їх розсилка суб'єктам ланцюжка або мережі поставок ТЗ;
  • • ефективна організація використання інформації в логістичних процесах з метою зниження транспортних витрат і розширення номенклатури логістичних послуг.

При розгляді інформаційних потоків слід враховувати, що будь-яку інформацію споживач отримує після прийняття повідомлення, тобто в результаті досвіду. Одержуване повідомлення несе корисну інформацію тільки в тому випадку, якщо є невизначеність щодо стану джерела повідомлень. Якщо досвід має тільки один результат і не містить ніякої невизначеності, то результат цього досвіду буде заздалегідь відомий. В результаті його здійснення не буде отримано ніякої інформації. І навпаки, якщо в результаті досвіду можна отримати кілька випадків, то після його здійснення буде отримана певна інформація. Кількість інформації, що міститься в повідомленні x t , прийнято визначати логарифмічною мірою:

де p (Xj) - ймовірність передачі повідомлення _г ( .

При цьому кількість інформації, що міститься в складному повідомленні, що представляє сукупність подій х, і х, дорівнюватиме

Логарифмічна міра має властивість адитивності. Крім цього, цей захід в разі подій з одним результатом дає нульове кількість інформації. Вираз для кількості інформації буде також характеризувати апріорну невизначеність цього повідомлення. У зв'язку з цим воно може бути використано для кількісної оцінки невизначеності повідомлення, яке називається ентропією (Я). Кількість інформації і невизначеність для всієї сукупності випадкових повідомлень (середнє на одну подію) можна розрахувати за такими формулами:

де p (Xj) - це ймовірність, відповідна вибору деякого / -го повідомлення з безлічі всіх допустимих повідомлень; а - основа логарифма, від якого залежить одиниця виміру інформації і ентропії (якщо це біти - двійкова система, то а = 2).

важливо

Незважаючи на збіг наведених залежностей, поняття «ентропія» і «кількість інформації» принципово різні. Ентропія, висловлюючи середню невизначеність стану джерела повідомлень, є його об'єктивною характеристикою. Якщо відома статистика повідомлень, ентропія може бути обчислена апріорно, тобто до отримання повідомлення. Ентропія є мірою нестачі інформації про стан окремого об'єкта або системи. З надходженням інформації про стан системи ентропія останньої знижується. Міра кількості інформації є апостеріорної характеристикою і визначає кількість інформації, що отримується з надходженням повідомлень. Збіг вираження ентропії і кількості інформації свідчить про те, що кількість одержуваної інформації чисельно дорівнює ентропії, яка мала місце щодо джерела повідомлень.

Одиниці виміру кількості інформації і ентропії залежать від вибору підстави логарифма. Зазвичай використовуються двійкові логарифми, одиницею виміру є біт.

У разі рівної ймовірності повідомлень кількість інформації можна визначити але формулою

де п = - ^ - кількість переданих повідомлень.

P (* i)

У ТЗ переважна кількість повідомлень має дискретний характер. Тому розглянемо властивості ентропії дискретних повідомлень.

  • 1. Ентропія - це матеріальна, обмежена і неотрицательная величина, так какре (^) може змінюватися від 0 до 1.
  • 2. Ентропія детермінованих повідомлень дорівнює нулю.
  • 3. Ентропія максимальна, якщо повідомлення різновірогідні. В цьому випадку ентропія зростає зі збільшенням кількості подій.
  • 4. Ентропія системи двох альтернативних подій може змінюватися в межах від 0 до 1.

приклад

Розглянемо дуже простий приклад. Необхідно з терміналу передати в автотранспортну організацію (АТС)) у вигляді коду одне з таких повідомлень:

  • 1. Автомобіль за графіком не прибув.
  • 2. Автомобіль виїхав з терміналу.
  • 3. Автомобіль прибув під навантаження.
  • 4. Автомобіль прибув під розвантаження.

Припустимо, що ймовірність передачі будь-якого з повідомлень равновероятности і, отже, дорівнює Тоді, згадавши, що log (X / Z) = log (X) - log (7) і logl = 0, можемо за-

4

писати:

Ентропія вимірюється в бітах. Таким чином, для передачі повідомлень між терміналом і АТН в каналі зв'язку ми повинні забезпечити можливість передачі інформації ємністю 2 біта. У цьому прикладі до такої відповіді ми можемо прийти і на основі найпростіших міркувань. Два розряду в коді цілком забезпечать отримання унікального значення для передачі одного з повідомлень: 00,01,10,11. При цьому очевидно, що вісім різних повідомлень зажадають три біта і т.д.

Визначення значення ентропії має велике значення в автоматичних системах передачі цифрових даних, так як в цьому випадку для передачі інформаційних потоків має використовуватися обладнання відповідної розрядності.

В основі функціонування будь-якої системи управління лежить заздалегідь певний ланцюжок управління. Відхилення вихідного стану системи, що характеризується деяким вихідним вектором щодо вектора мети, призводить до зниження ефективності функціонування об'єкта управління. Ступінь цього відхилення визначає неузгодженість в процесі функціонування системи. Зменшення неузгодженості досягається шляхом вироблення керуючої інформації, яка виникає в результаті обробки інформаційних потоків. Наявність різних етапів перетворення інформації призводить до її спотворення. Спотворення виникають в результаті того, що між вихідним вектором системи і вектором мети на різних етапах перетворення інформації утворюється неузгодженість.

Поняття ентропії дозволяє охарактеризувати функціонування системи з позиції цільової невпорядкованості. Так, цільову ентропію, тобто невпорядкованість в керуючої інформації, можна визначити в наступному вигляді. Якщо в системі є г етапів перетворення даних і виникає неузгодженість вихідного вектора системи щодо вектора мети на етапі i в вигляді q v то

де Pj - імовірність появи неузгодженості величиною q r 20

Залежно від використовуваного методу вимірювання неузгодженості ентропія може бути безперервною або дискретною (квантованной), її можна оцінити або в порівнянні з постійним неузгодженістю, або по відношенню до деякої області. Таким чином, функція цільової ентропії дозволяє визначити міру невпорядкованості функціонування системи щодо досягнення поставленої мети. Для визначення цінності інформації, що управляє потрібно розглянути різницю цільових ентропій до і після замикання каналу управління на об'єкт управління. Тоді кількість інформації / у = # уп - Я вул .

Таким чином, кількість керуючої інформації в системі є визначальним фактором, від якого залежить ефективність функціонування системи управління. Зниження кількості керуючої інформації призводить до зниження ефективності. Тому метою проектування системи управління повинно бути визначення такої структури інформаційних потоків і обробних їх алгоритмів, при якій втрати інформації на кожному етапі її перетворення будуть мінімальні. Основна увага процесам перетворення інформації слід приділяти на стадії збору і передачі даних, де в найменшій мірі використовуються сучасні технічні засоби, що дозволяють перетворювати інформацію з необхідними вероятностно-тимчасовими характеристиками і рівнем достовірності. Відповідно до цього інформаційний підхід до проектування технічного та інформаційного забезпечення управління ТЗ видається виключно важливим.

Практичне застосування

Розглянемо приклад побудови алгоритмів інформаційних потоків на прикладі організації доставки експрес-пошти однією з компаній у Великобританії.

При термінової доставки вантажів основна увага приділяється скороченню часу на обробку вантажів. При цьому перевезення термінових вантажів супроводжується великою кількістю документів, так як втрата таких вантажів або запізнення з їх доставкою може призвести до штрафів і зниження конкурентоспроможності перевізника на даному ринку послуг. На обробку документів потрібно чимало часу, тому доставка їх разом з вантажем призведе до суттєвих затримок. Найкращим рішенням, що дозволяє врахувати обидві вимоги, є автоматизація обробки і випереджальна передача даних про прибуває вантаж.

У Великобританії доставка експрес-пошти організована за допомогою центрального терміналу, на якому відбувається сортування кореспонденції. Прийом і розвезення кореспонденції здійснюються за допомогою місцевих терміналів, зона обслуговування яких залежить від кількості кореспондентів.

Місцеві термінали здійснюють прийом вантажів у відправників, виконуючи складальні маршрути. Якщо одночасно проводиться доставка вантажів, то організовується сборочпо-развозочно маршрут. Водій заносить всі необхідні дані в спеціальний міні-комп'ютер, який друкує наклейки і супровідні документи. Для подальшої автоматичної ідентифікації вантажу на наклейці друкується штрихкод. При поверненні на термінал дані з міні-компиотеров по кабелю переносяться в автоматизовану систему обробки даних місцевого терміналу. Зібрані відправлення формуються в пакети і укладаються в великовантажний фургон, який повинен прибути на центральний термінал до години ночі. Інформація про знаходяться в ньому вантажах передається в автоматизовану систему обробки даних центрального терміналу за допомогою модему.

На центральному терміналі після отримання даних з усіх місцевих терміналів про прибувають вантажах планують їх доставку на місцеві термінали, найближчі до одержувача поштових відправлень. Визначаються складу пакетів і необхідність виділення додаткового рухомого складу в тому випадку, якщо обсяг відправляється вантажу не може бути доставлений на місцевий термінал тим транспортом, який доставив вантаж з цього місцевого терміналу. При цьому інформація про сформовану партії вантажу передається на комп'ютер місцевого терміналу для планування розвезення поштових відправлень одержувачам. Після доставки вантажу на центральний термінал пакети розформовується, поштові відправлення упорядковано на автоматичних лініях за допомогою штрих-кодів і формуються пакети для відправки. Схема матеріальних і інформаційних потоків в системі доставки експрес-пошти наведена на рис. 1.8.

Матеріальні та інформаційні потоки в системі доставки експрес-пошти в Великобританії

Мал. 1.8. Матеріальні та інформаційні потоки в системі доставки експрес-пошти в Великобританії

  • [1] Горев Л. Е. Інформаційні технології в управлінні логістичними сістемамі.СПб .: Изд-во СПбГАСУ, 2004.
  • [2] Schneider С. Business Development Manager CargoSmart Europe // Managing InternationalShipments Using an On-Line Portal: матеріали міжнародної конференції «Грузоваяіндустрія і сучасні технології - 2003». Спб., 2003.
 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >