Разработка основ оперативного управления инженерными городскими службами с использованием информационно графической системы «дежурный генеральный план» Академгородка

Актуальность исследований. Рыночная экономика вынуждает в корне изменить стратегические задачи управления, вводить новые функции управления, применять новые экономические и социальные стимулы, реорганизовать структуры управленческих служб. Система управления крупным районом, городом, особенно в современных условиях, требует обновления (совершенствования) методов управления, использования новых технических средств и технологий и сама по себе относится к сложным системам.

Принятие закона о местном самоуправлении, формирование местных бюджетов за счет отчислений предприятий и организаций, дальнейшее совершенствование муниципальных и ведомственных инфраструктур о особой остротой ставят вопрос о создании адекватных современным требованиям информационных технологий и систем поддержки принятия решений с учетом последних достижений в области информатики, вычислительной техники, средств связи. Однако предоставленные законодательством полномочия не могут автоматически обеспечить успех дела. Для принятия правильного решения цеобходим определенный объем достоверной информации. Анализ по данным Главного управления архивов России, показывает, что в нашей стране ежегодно через сферу обработки управленческой информации проходит и откладывается в архивах учреждений 800 млрд. документов. Этот объем с середины 70-х гг. возрос более чем на порядок (в начале 70-х гг. — 30 млрд. В связи с этим, чтобы обеспечить успешное руководство регионом, местным органам управления необходимо постоянно совершенствовать информационную работу на основе применения ЭВМ и средств вычислительной техники. Все вопросы, связанные с разработкой методологической, программно-технической, технологической и организационной базы для реализации современного информационного обеспечения становятся приоритетным социальным заказом. Все эти обстоятельства определяют актуальность проблем, рассматриваемых в диссертации. Исходные предпосылки: Руководящие органы Советского района г. Новосибирска совместно с Сибирским отделением РАН с целью повышения качества и оперативности управления на основе обобщения, систематизации плановых решений в районе осуществляют разработку автоматизированной системы управления городским районом. Проводя экспериментальные работы, разработчики постоянно опираются на известный опыт аналогичных экспериментов, проводимых мэриями Москвы, Санкт-Петербурга, Киева, а также администрациями областей, городов и районов Сибирского региона. Однако, учитывая специфическую направленность Советского района г. Новосибирска (Академгородка), мы исходили из собственных нужд, связанных с руководством социально-экономическим и культурным развитием района, с конкретными задачами организационной и хозяйственной работы. Практика управления районным хозяйством показывает, что комплексное развитие и успешное функционирование всего производственно-экономического потенциала, градообразующего и градообслуживающе-го комплекса района могут успешно осуществляться при соблюдении органического единства интересов ведомств, отраслей, предприятий, территории, населения. Сегодня еще далеко не всегда имеет место полное и безусловное сопряжение указанных интересов. Наличие этих неантагонистических противоречий пользователей отражает определенное различие экономических и социальных целей и путей развития отдельных отраслей объектов в структуре хозяйства района, а главноеопределенное отставание уровня системы управления хозяйством от усложнения объекта управления.

Необходимо специально отметить ряд трудностей, вытекающих из особого положения отраслей промышленности, строительства, науки в масштабе государственной системы управления, а также из несовершенства хозяйственного механизма и межотраслевых взаимодействий, доходящих до парадоксальных ситуаций, которые отрицательно влияют на социально-экономическое положение регионов. Подвергаясь давлению «по вертикали» (со стороны своих главков и министерств), отраслевые предприятия и объединения способны оказывать сильный нажим на территориальные ресурсы и структуры в узковедомственных интересах, что отрицательно сказывается на социально-бытовом обеспечении в регионах. Сдержать разбалансирующий напор отраслей, представленных в регионе, малочисленному и недостаточно вооруженному в техническом и правовом отношениях аппарату регионального управления очень трудно. Не всегда он своевременно получает нужную информацию, не всегда располагает возможностью оперативно обрабатывать ее и противопоставить количественно обоснованные аргументы для организации сопротивления узковедомственным амбициям отраслей, не учитывающим социальные интересы региона. Примеры таких ситуаций общеизвестны. Это можно проследить на примере проектирования Академгородка в ка! честве города-спутника Новосибирска, для которого за 25 лет было выполнено проектирование трех генеральных схем развития Новосибирского научного центра (ННЦ). Первый этап застройки Академгородка реализовал ряд положительных социально-экономических, экологических, технических достижений. При развитии отраслевой науки (НИИ и КБ как пояса внедрения) средства вкладывались на развитие производственной базы, без учета градообслуживающего комплекса, что привело к диспропорциям инфраструктуры района. Так, при разработке схемы развития территории до 2000 г. сказалось полное отсутствие перспективных земель для экономически выгодного вложения средств и освоения площадок массового строительства жилья, при значительной общей площади района, т. е. площадки инженерно не подготовлены. Транспортная сеть ННЦ досрочно превысила свои проектные возможности и требует больших дополнительных капиталовложений. В составе предприятий, фирм, организаций и учреждений района можно выделить: градообразующий комплекс, включающий в себя предприятия промышленности, промышленного транспорта, строительные организации и предприятия строй индустрии, учреждения академической и отраслевой науки, учреждения подготовки кадровградообслуживающий комплекс, объединяющий объект отраслей городского хозяйства, в частности, жилищно-коммунальное хозяйство, бытовое обслуживание населения, культуру, просвещение, здравоохранение, охрану детства, спорта, и отдых трудящихся, торговлю и питание, пассажирский транспорт и связь, охрану окружающей средыградоуправляющий и контролирующий комплекс, к которому относятся районные органы управления, учета и контроля, административные учреждения, общественные организации.

Организация взаимодействия этих органов представляет сложнуку систему согласования, которая не всегда обеспечивает комплексность в управлении коммунального хозяйства.

Для проведения единой технической политики и методического руководства в обеспечении должностного уровня содержания инженерных систем и жилищно-коммунального хозяйства, в 1997 году создана Служба главного инженера (СГИ) СО РАН, основной задачей которой является обеспечение потребителей тепловой и электрической энергией, водой и отведением стоков, сжатым воздухом и оборотной водой на технические нужды, а так же рациональное использование производственных мощностей, инженерных сооружении и передаточных устройств.

В состав СГИ входят следующие подразделения: УЭТС, УВКХ, Опытный завод, РСУ, УЖХ, ПЖРЭУ (1−7) НЩ, ГИ-ПРОНИИ. здесь сосредоточены практически все основные службы жизнеобеспечения СО РАН. Целью деятельности УВКХ является предоставление услуг по водоснабжению и канализации приоритетно учреждения, предприятиям и организациям СО РАН, а так же населению ННЦ. Обслуживание населения осуществляется по жилым зонам, состоящей из нескольких микрорайонов, каждый из которых представляет собой единый комплекс жилых домов, зданий общественно-бытового назначения (магазин, столовая, детский сад, школа} и окружающих организаций и учреждении и т. д.

Основные виды деятельности УВКХ:

— обеспечение потребителей питьевой, оборотной водой и стоками в пределах существующих лимитов и мощностей инженерных сетей.

— техническое перевооружение, реконструкция и капитальный ремонт водопроводно-канализационных сетей и сооружений.

— проведение анализов исходных продуктов (воды и стоков).

— разработка методов и технологий глубокой очистки, получение высокой чистоты и разделения веществ в отводящих стоках, согласно требуемых ГОСТов.

— эксплуатация и ремонт всех сетей.

— эксплуатация водозаборных скважин.

— эксплуатация канализационных насосных станции.

Основной деятельностью УЭТС является — обеспечение потребителей электрической и тепловой энергией, сжатым воздухом и частично оборотной водой. И те же проблемы, что и в УВКХ по обслуживанию источников тепловой и электрической энергией и инженерных сетей.

Главной особенностью и сложностью в системе управления СГИ на территории Академгородка является большая разноведомственность потребителей тепловой и электрической энергии, сжатого воздуха, воды и стоков.

59,5% потребители СО РАН 13% организации муниципального подчинения 4,5% НГУ 3,5% НВУ.

3% СО АМН и НИИ ПК 16.7% Прочие Итого 100%.

Из общего объема 60% потребителей являются жилищные органйзации.

Невыполнение программы жилищно-коммунальной реформы (на сегодня только 30% .жилищные организации оплачивают коммунальные услуги), а так же неплатежеспособность бюджетных организации (НГУ, НВУ, АМН, НИИПК и др.) Очень сильно влияет на финансово-хозяйственную деятельность и качество обслуживания.

Конструктивное решение проблем развития района связано с созданием комплексной системы управления [4]. В настоящее время имеются необходимые научные, технические, экономические, и социальные предпосылки для решения этой задачи.

Поэтому создание информационно-графической системы управления «Дежурный генеральный план» Академгородка ННЦ Советского района, позволило за счет информационного совершенствования наладить взаимодействие и улучшить координацию и оперативное управление объектами. [5, 6]. В настоящее время в стадии эксплуатации, разработки и опытной эксплуатации находятся девять подсистем [7]: — «Учет и контроль исполнения документов» (контроль) осуществляет учет входящей корреспонденции, производит анализ писем и обращений граждан, контроль исполнения документов и оценку исполнительской дисциплины;

— «Анализ деятельности организаций» — обеспечивает ежеквартальный расчет комплексной оценки деятельности предприятий и организаций;

— «Население» — осуществляет сбор некоторых данных о населении для анализа ряда социальных проблем в масштабах района;

— «Жилищно-коммунальное хозяйство» (ЖКХ) — обеспечивает учет и контроль расчетов с квартиросъемщиками, анализ использования жилого фонда.

Здравоохранение" - производит оценку состояния и тенденции изменения здоровья населения, реализацию лечебно-диагностических и профилактических мероприятий. .'.

— «Паспорт территориальных объектов» — осуществляет учет и обработку паспортных данных предприятий и организаций района.

— «Паспорт района» — обеспечивает хранение и выдачу (по запросу) показателей социально-экономического развития района.

— «Капитальное строительство» (КС) — ведет расчет перспективных планов капитального строительства, их актуализацию и контроль выполнения. !

— интерактивная информационно-графическая система «Дежурный генеральный план Академгородка» .

В данной диссертационной работе рассматривается одна из центральных подсистем АСТУ — «Дежурный генеральный план» Академгородка (далее по тексту «Дежурный генплан»), разработка которой инициирована и осуществлялась автором начиная 1978 года когда создавался один из первых в СССР аппаратно-программный комплекс с одноименным названием, «Дежурный Генплан» АСУ Академгородка на базе ЭВМ СМ 1403,1420 где впервые были использованы в качестве основных функций подсистемы — прием, предварительная обработка (цифрование контуров метрики объектов, формирование семантики, формирование базы данных), отображение метрики и семантики и оперативное обеспечение потребителей графической (топографической) информацией.

В условиях быстрорастущего научно-технического прогресса и развития и широтой внедрения персональной вычислительной техники встал вопрос о создании соответствующих интерактивных программ для персональных компьютеров, что и было реализовано в ИГС «Дежурный генплан» Академгородка.

Цель исследований — проведение комплекса научных и прикладных исследований, направленных на разработку методологических основ информатизации территориальных социально-экономических объектов, концепции информационного обеспечения Служб главного инженера СО РАН, проектирование и внедрение на конкретном объекте автоматизированной информационной системы, реализующей принцип распределенной обработки данных, создание комплекса межотраслевых и проблемно-ориентированных баз и банков данных на ее основе для решения социально ориентированных задач территориального управления.

В ходе работ по достижению поставленной цели решались следующие задачи:

— изучение и анализ системы управления районом, выявление механизмов воздействия на объект управления, наличие и функционирование схем обратной связи и т. д.- определение информационных и социально-экономических характеристик района;

— разработка концепции информатизации района и обоснование необходимости и целесообразности применения различных вариантов сетей ЭВМ при создании информационных систем для территориальных органов управления;

— определение структуры и режимов функционирования программно-технических компонент сетей ЭВМ и информационных технологий на их основе применительно к району;

— проектирование, реализация и эксплуатация распределенной автоматизированной информационной системы для конкретного района (на примере Советского района г. Новосибирска);

— разработка и апробация новых информационных технологий на основе автоматизированных рабочих мест (АРМ) в практической работе СГИ;

— разработка основ распределенной обработки данных при исследовании и моделировании социальных, экономических и экологических процессов, связанных с решением задач управления службами СГИ.

1.3. Научная новизна полученных результатов и основных положений заключается в следующем.

1. Разработаны методологические основы информационного обеспечения службы главного инженера СО РАН (малым городом) на базе сетевых технологий, включающие: обеспечение инвариантности информационной базы аппаратно-программного комплекса «Дежурный генеральный план» АСУ Академгородка по отношению к различным моделям и механизмам территориального управления: выявление измеряемых макро показателей эффективности деятельности различных коммунальных служб и характеризующих благополучие территориальных социально-экономических системсистематическое измерение (мониторинг) паспортных данных системообразующих элементов территориинаселения, производства и природной среды.

2. Сформулирована концепция построения нового программно-аппаратного комплекса «Дежурный генеральный план» АСУ Академгородок (ДГАСУ) для органов территориального управления, исключающая ряд недостатков территориальных АСУ, реализованных на принципах централизованной обработки данных, основными положениями которой является: системный подход при определении состава и структуры баз первичных данных, инвариантных к изменениям организационных схем документооборота и механизмам принятия решенийреализация принципа распределенной обработки данных с использованием сетей ЭВМ и максимальным приближением обработки первичных данных к местам их зарожденияобеспечение одноразового ввода данных и многократного их использованияагрегация информации при передаче ее по иерархии управления на более высокий уровень. 3. Впервые для района разработана и эксплуатируется ориентированная на конечного пользователя система на базе ПЭВМобоснован выбор структуры программно-технического комплекса и языковых средств описания данных, адекватных характеристикам объекта управленияпроведены исследования, связанные с интеграцией информационных систем различных уровней.

4. Впервые для городского района реализован комплекс межотраслевых, ведомственных и проблемно-ориентированных баз и банков данных, который позволяет осуществлять мониторинг системообразующих элементов конкретного района и провести для этого объекта исследование некоторых социальных и экономических процессовразработаны и эксплуатируется автоматизированные рабочие места (АРМ), ориентированные на практических работников службы главного инженера и имеющие доступ к базам данных коллективного пользования.

Практическая ценность и реализация результатов. Исследования и разработки, результаты которых излагается в диссертации, посвящены решению крупной научно-технической проблемы по информатизации районного звена территориального управления на примере службы главного инженера СО РАН. Система проектировалась и развивается как экспериментальная, основное предназначение которой связано с отработкой методических и технологических аспектов ее использования в практической работе районных органов управления. В итоге получены следующие основные практические результаты:

1. Создан и эксплуатируется (в Советском районе г. Новосибирска) аппаратно-программный комплекс ДГАСУ. Для городского района такая система реализована впервые. Апробировано три варианта связи удаленных абонентов с районной информационной системой: специализированная система передачи данных (СПД), по коммутируемому телефонному каналу, радиорелейному тракту.

2. В рамках проекта реализованы также ряд проблемно-ориентированных ведомственных и учрежденческих баз данных с возможностями их использования в информационном обеспечении районных органов управления.

3. Эксплуатация первой очереди системы дала возможность проверить на практике выбранные для реализации концептуальные, архитектурные, программные и технические решения.

Апробация Теоретические исследования и разработки, а также прикладные исследования выполнены автором в области автоматизации обработки геоинформации, связанные с проектом: автоматизированной системы управления «Дежурный генеральный план» Академгородка ННЦ СО РАН с рядом научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ СКВ ВТ СО РАН. (1985;1999г) и апробация теоретических результатов, отдельных положений, а так же конкретных исследований и разработок обсуждались на научных семинарах ИВМиГ СО РАН (бывший ВЦ СО АН СССР), (1986;2000г.г.) НГУ, СКВ ВТна Всесоюзной конференции «Современные методы и средства создания и развития интегрированных АСУ Городом», г. Москва НПО АСУ, на Всесоюзной конференции «Проблемы создания АРМ и учрежденческих сетей в городском хозяйстве», (Москва НПО АСУ 1988), на Всесоюзной конференции «Территориальные неоднородные информационно-вычислительные системы» (Новосибирск 1988). На региональной конференции «Обработка изображений и дистанционные исследования» (ОИДИ-87 Новосибирск), на Всесоюзной конференции «Территориальные неоднородные информационно-вычислительные системы» (Новосибирск 1988), на совещании ученых и специалистов СО РАН по проблемам обработки спутниковых данных и компьютерного картирования (1994;1996г.), на 1-ой Международной конференции Муниципальные информационные системы, MIS'91 (Прага, 1991), на Международной конференции Интеркарто-3,4,5 (Новосибирск 1997 г, Барнаул, 1998 г. Якутск-1999г.) Личный вклад Постановка рассматриваемых в работе проблем и основных результаты принадлежат лично автору. Разработка системы аппаратно-программных средств ИГС «Дежурный генплан» Академгородка, программ обработки топографических данных и специализированной системы программ изображений контроля и редактирования выполнена, совместно с сотрудниками СКВ ВТ СО РАН, отдел обработки изображений ИВМиГ СО РАН (1985;2000г.г.), в которой автор был генеральным конструктором.

Автор выражает глубокую признательность, за полезные обсуждения и консультации д.т.н., профессору Пяткину В. П. и искренне благодарит к.т.н. Калантаев П. А., к.т.н. Михальцева Э. Г., Трубникова В. М., за внимание к работе.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 24 печатных работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав и заключения.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

Главный итог диссертации связан с разработкой научно-методических основ информатизации малых городов, базирующихся на новых подходах к реализации информационного обеспечения органов управления, отвечающих современным требованиям: с обоснованием архитектуры и разработкой программно-технических средств территориально-распределенной информационной системы сетевого типас созданием и эксплуатацией первой очереди АИС Советского района г. Новосибирска.

В итоге проведенных исследований и разработок получены следующие основные результаты:

1. Разработаны концептуальные и методологические основы информационного обеспечения органов управления городским районом (городом без районного деления), основывающиеся на мониторинге его системообразующих элементов: населения, производства и природной средына основании системных исследований определены состав и структура информационного фонда (совокупность паспортов) района, инвариантного к различным моделям и механизмам управления.

2. Сформулированы подходы и требования к построению автоматизированной информационной системы городского района, реализующей распределенную обработку данных. Обоснован выбор архит ектуры вычислительной среды адекватной характеристикам объекта управления.

3. Впервые для городского района разработана и эксплуатируется территориально-распределенная информационная система на базе ПЭВМпроведены исследования, связанные с интеграцией информационных систем различных уровней.

4. Проведены экспериментальные исследования принципов построения проблемно-ориентированной базы пространственных (картографических) данных — база данных редактирования.

5. Разработана и реализована информационно-поисковая подсистема АСУ «Дежурный генплан» для службы управления водо-коммунальным хозяйством (УВКХ) (Дежурный генплан УВКХ) на базе ГИС «Сократ». Подсистема прошла межведомственное испытание и принята в опытную эксплуатацию.

6. Результаты диссертации легли в основу нового проекта, использующего самые современные ГИСи Webтехнологии. В основу его лег сетевой принцип INTRANET-архитектуры.