UNIWERSYTET TECHNOLOGICZNO-PRZYRODNICZY IM. JANA I JÊDRZEJA ŒNIADECKICH W BYDGOSZCZY ROZPRAWY NR 68 Klaudusz Mgawa STEROWANIE GOWOŒCI W SYSTEMACH EKSPLOATACJI ŒRODKÓW TRANSPORTU BYDGOSZCZ 23
REDAKTOR NACZELNY prof. dr hab. n. Józef Flzkowsk REDAKTOR DZIA OWY dr hab. n. Tomasz P¹tkowsk, prof. nadzw. UTP OPINIODAWCY dr hab. n. Sylwester K³ysz, prof. nadzw. ITWL dr hab. n. Leszek Knopk, prof. nadzw. UTP OPRACOWANIE REDAKCYJNE I TECHNICZNE mgr Aleksandra Górska, mgr Patrycja Feren-Morzyñska Copyrght Wydawnctwa Uczelnane Unwersytetu Technologczno-Przyrodnczego Bydgoszcz 23 Utwór w ca³oœc an we fragmentach ne mo e byæ powelany an rozpowszechnany za pomoc¹ urz¹dzeñ elektroncznych, mechancznych, kopuj¹cych, nagrywaj¹cych nnych bez psemnej zgody posadacza praw autorskch. ISBN 978-83-634-83-7 ISSN 29-597 Wydawnctwa Uczelnane Unwersytetu Technologczno-Przyrodnczego ul. Ks. A. Kordeckego 2, 85-225 Bydgoszcz, tel. 52 3749482, 3749426 e-mal: wydawucz@utp.edu.pl http://www.wu.utp.edu.pl Wyd. I. Nak³ad 84 egz. Ark. aut.,. Ark. druk. 9,5. Zamówene nr 2/23 Oddano do druku druk ukoñczono w lpcu 23 Uczelnany Zak³ad Ma³ej Polgraf UTP Bydgoszcz, ul. Ks. A. Kordeckego 2
3 Sps treśc. Wprowadzene... 5 2. Analza zagadnena gotowośc obektów techncznych... 9 3. Identyfkacja obektu badań... 26 3.. Ops obektu badań... 26 3.2. Badana eksploatacyjne... 27 3.3. Zdarzenowy model procesu eksploatacj środków transportu realzowanego w obekce badań... 29 4. Matematyczny model procesu eksploatacj środków transportu realzowanego w obekce badań... 34 4.. Zastosowane procesów Markowa sem-markowa w modelowanu procesu eksploatacj obektów techncznych... 35 4... Defncja procesu stochastycznego... 35 4..2. Proces markowsk... 36 4..3. Proces sem-markowsk... 39 4.2. Sem-markowsk model procesu eksploatacj środków transportu... 43 5. Model oceny kształtowana gotowośc podsystemu procesowego w systeme eksploatacj środków transportu... 53 5.. Założena do budowy modelu oceny kształtowana gotowośc podsystemu procesowego... 54 5.2. Gotowość środków transportu... 54 5.2.. Sem-markowsk model procesu eksploatacj środków transportu realzowany w podsysteme proceso... 56 5.2.2. Gotowość pojedynczego obektu techncznego (środka transportu) w podsysteme proceso... 62 5.3. Gotowość podsystemu procesowego o strukturze progowej do realzacj przydzelonego zadana przewozowego... 65 5.3.. Oszacowane statystyczne aganej gotowośc podsystemu procesowego do realzacj przydzelonego zadana przewozowego... 7 5.3.2. Ocena gotowośc podsystemu procesowego do realzacj przydzelonego zadana przewozowego... 73 6. Model oceny kształtowana gotowośc podsystemu utrzymana ruchu podsystemu nterwencyjnego w systeme eksploatacj środków transportu... 79 6.. Założena do budowy modelu oceny kształtowana gotowośc podsystemu utrzymana ruchu podsystemu nterwencyjnego... 8 6.2. Gotowość stanowsk podsystemu utrzymana ruchu podsystemu nterwencyjnego... 8 6.2.. Gotowość pojedynczego stanowska podsystemu utrzymana ruchu podsystemu nterwencyjnego... 82
4 6.2.2. Gotowość pojedynczego zespołu stanowsk podsystemu utrzymana ruchu podsystemu nterwencyjnego... 83 6.2.3. Gotowość zespołów stanowsk podsystemu utrzymana ruchu podsystemu nterwencyjnego... 85 6.3. Metoda oceny wydajnośc stanowsk podsystemu utrzymana ruchu podsystemu nterwencyjnego... 89 6.4. Gotowość podsystemu utrzymana ruchu podsystemu nterwencyjnego rozkład wykładnczy... 92 6.5. Wydajność stanowsk PUR PI rozkład wykładnczy... 93 6.6. Gotowość podsystemu utrzymana ruchu podsystemu nterwencyjnego rozkład Erlanga... 94 6.7. Wydajność stanowsk PUR PI rozkład Erlanga... 96 6.8. Gotowość operacyjna podsystemu utrzymana ruchu podsystemu nterwencyjnego do realzacj przydzelonego zadana obsługowo- -naprawczego... 97 6.8.. Oszacowane statystyczne aganej gotowośc podsystemu utrzymana ruchu podsystemu nterwencyjnego do realzacj przydzelonego zadana obsługowo-naprawczego... 6 6.8.2. Ocena gotowośc operacyjnej podsystemu utrzymana ruchu podsystemu nterwencyjnego do realzacj przydzelonego zadana obsługowo-naprawczego... 7 7. Decyzyjny model sterowana gotowoścą w systeme eksploatacj środków transportu... 2 7.. Zastosowane decyzyjnych procesów sem-markowa do sterowana procesem eksploatacj obektów techncznych... 2 7.2. Algorytm genetyczny wyznaczana optymalnej strateg sterowana procesem eksploatacj obektów techncznych... 5 7.3. Model wyznaczana optymalnej strateg sterowana gotowoścą środków transportu... 2 7.3.. Badane poprawnośc dzałana algorytmu wyznaczana optymalnej strateg sterowana... 28 7.4. Wyznaczene optymalnej strateg sterowana gotowoścą środków transportu eksploatowanych w obekce badań... 29 7.5. Program symulacj modelu procesu eksploatacj środków transportu... 3 7.5.. Analza statystyczna wynków badań symulacyjnych modelu procesu eksploatacj środków transportu... 36 8. Podsumowane wnosk... 38 Lteratura... 4 Streszczene... 52
5. WPROWADZENIE Praca dotyczy wybranych problemów zwązanych ze sterowanem gotowoścą pewnej klasy złożonych systemów socjotechncznych, w których realzowany jest proces eksploatacj obektów techncznych. Obektem badań, na podstawe którego zlustrowano rozważana przedstawone w pracy, są systemy eksploatacj środków transportu. Implementacja opracowanych model została zrealzowana na przykładze systemu eksploatacj autobusów komunkacj mejskej. Intensywny rozwój gospodarczy, zwłaszcza obszarów wysoce zurbanzowanych, a także rozbudowa sec dróg determnują cągłe zwększane zapotrzebowana na dzałalność transportową. Jednocześne dzałalność transportowa wpływa w znaczący sposób na funkcjonowane wzrost poszczególnych dzałów gospodark narodowej. Poza obsługą dzałów produkcj materalnej transport obejmuje obsługę dzałów neprodukcyjnych, takch jak ochrona zdrowa, ośwata, admnstracja państwowa, ar sprawedlwośc, usług dla ludnośc w celu zaspokajana ndywdualnych potrzeb transportowych, aktywzując życe społeczno-kulturalne, sprzyjając rozwojow turystyk. Można wyodrębnć trzy podstawowe rodzaje funkcj spełnanych przez transport [35, 36, 6]: funkcja produkcyjna tworzene warunków do dzałalnośc gospodarczej oraz stymulowane tej dzałalnośc, funkcja konsumpcyjna zaspokajane potrzeb przewozowych w wynku śwadczonych usług transportowych, funkcja ntegracyjna scalane państwa społeczeństwa poprzez usług transportowe. Wymenone funkcje wskazują na komplementarny, w odnesenu do pozostałych dzałów gospodark, charakter dzałalnośc transportowej. Wynka to przede wszystkm z braku możlwośc zastąpena dzałalnośc transportowej jakąkolwek nną dzałalnoścą [58]. Głównym celem systemów eksploatacj środków transportu jest realzacja przewozów na danym obszarze po określonych trasach. Zadana przewozowe przydzelone systemow eksploatacj środków transportu realzowane są przez podsystem procesowy, złożony z podsystemów elementarnych typu człowek-obekt technczny (operator-środek transportu). Jedną z stotnych cech opsujących dzałane systemu eksploatacj środków transportu jest jego gotowość do realzacj przydzelonych zadań przewozowych. Pojęce gotowośc techncznej jako cechy systemu wykorzystywane jest do analzy systemów przystępujących do dzałana w losowych chwlach t, t (t o,t k ), np. wojskowe systemy lotncze, systemy ratownctwa, systemy eksploatacj środków transportu tp. W systemach tych, w przypadku pojawena sę zadana w chwl t o człowek lub zespół ludz wraz z przydzelonym obektam techncznym przystępują do realzacj wyznaczonego zadana w ustalonym przedzale czasu (t o,t k ). Możlwość termnowego przystąpena do realzacj zrealzowana przydzelonego zadana w aganym przedzale czasu jest jedną z najstotnejszych cech opsujących dzałane tego typu złożonych systemów eksploatacj obektów techncznych. Potrzeby transportowe mogą dotyczyć przewozu towarów, jak równeż przemeszczana ludz. Ważnym elementem zaspokojena potrzeb transportowych są przewozy ludz na terenach dużych aglomeracj mejskch przyległych obszarach, na których zlokalzowane są przedsęborstwa produkcyjne usługowe. Zadana te realzowane są przez wyspecjalzowane systemy transportu mejskego.
6 Często pojęce transport mejsk stosowane jest zamenne z pojęcem komunkacja mejska rozumane jest jako regularne przewozy pasażerske po określonych trasach zboro środkam transportu. Zakres terytoralny przewozów jest zwykle ogranczony do obszaru masta terenów podmejskch, położonych poza grancam admnstracyjnym masta, lecz spełnających analogczne funkcje jak dzelnce masta. Podstawo powodem wyodrębnena zagadneń dotyczących transportu mejskego jest specyfka eksploatacyjno-ekonomczna wynkająca zarówno z charakteru pasażerskch potrzeb przewozowych, jak sposobu ch zaspokajana. Rola znaczene transportu mejskego wynkają główne ze sprzężena mędzy jego nezawodnym skutecznym funkcjonowanem a rozwojem gospodarczo-kulturalnym na obszarach zurbanzowanych. Jest to powodem cągłego wzrostu agań jakoścowych w stosunku do systemów eksploatacj środków transportu mejskego, którym systemy te pownny sprostać. Zadana transportowe realzowane przez systemy komunkacj mejskej, ze względu na swoją szczególną specyfkę, charakteryzowane są odpowednm paketem agań jakoścowych loścowych. Do głównych agań stawanych nowoczesnym systemom komunkacj mejskej, w szczególnośc systemom eksploatacj autobusów mejskch, zalczyć należy [25, 36]: koneczność realzacj zadań transportowych (przewozów pasażerskch) w blskm otoczenu systemu eksploatacj (na terane masta okolc), zapewnene dostępnośc do sec transportowej oraz bezpośrednośc realzowanych przewozów (brak przesadek), przystosowane pojazdów do przewozu dużej lczby pasażerów (szeroke drzw, szeroke wygodne przejśca medzy sedzenam, znaczna lczba mejsc stojących), przystosowane pojazdów do warunków ruchu mejskego (duża zwrotność, możlwość osągana znacznych przyspeszeń), zapewnene odpowednch pozomów nezawodnośc gotowośc eksploatowanych pojazdów, zapewnene bezpeczeństwa przewożonych pasażerów, zapewnene odpowednej częstotlwośc, punktualnośc szybkośc przewozów. Jednym z podstawowych agań stawanych systemom eksploatacj autobusów mejskch jest realzacja zadań transportowych w sposób termnowy, zgodne z przyjętym harmonogramem. W praktyce oznacza to koneczność przystąpena do realzacj przydzelonych zadań przewozowych w wyznaczonych chwlach, zgodne z przyjętą tolerancją czasową, bez możlwośc zmany chwl rozpoczęca ch realzacj, a następne zrealzowane przydzelonych zadań przewozowych w ustalonych przedzałach czasu. Termnowa realzacja zadań przewozowych w systemach tego typu jest możlwa jedyne wówczas, gdy zostane zapewnony agany pozom gotowośc nezawodnośc eksploatowanych środków transportu. W systemach eksploatacj autobusów mejskch bezpośredną realzacją zadań przewozowych zajmuje sę podsystem procesowy złożony z podsystemów elementarnych typu kerowca-autobus. Na możlwość prawdłowej realzacj zadań przewozowych w systemach tego typu znacząco wpływa gotowość nezawodność eksploatowanych środków transportu (autobusów mejskch), które w sposób stotny zależą od jakośc wykonywanych napraw [86]. Zwększene jakośc wykonywanych napraw powoduje wzrost przebegów mędzy uszkodzenam, a w konsekwencj wzrost pozomów gotowośc nezawodnośc eksploatowanych autobusów. Podobne skrócene czasu trwana naprawy wpływa na zwększene pozomu gotowośc systemu eksploatacj środków transportu. W każdym przypadku prorytetem jest osągnęce jak najwększej wartośc wskaźnka wykorzystana zdolnośc przewozowej, bowem od nego w stotny
sposób zależą wynk eksploatacyjne ekonomczne osągane przez systemy eksploatacj środków transportu [9]. Systemy eksploatacj autobusów mejskch są systemam specyfcznym, w których uszkodzene autobusu powoduje natychmastową koneczność zastąpena go nnym, zdatnym autobusem. Realzowane jest to przez zastosowane autobusów rezerwowych, co powoduje koneczność ponoszena przez system eksploatacj dodatkowych kosztów na ch zakup utrzymane. Autobusy rezerwowe ze względu na nsk współczynnk ch wydajnośc wpływają na obnżene efektywnośc systemu komunkacj mejskej. Lczba autobusów rezerwowych zależy zarówno od szybkośc wykonywanych napraw pojazdów uszkodzonych, jak od pozomu nezawodnośc pojazdów realzujących zadane. Krótszy czas realzacj napraw oraz wyższy pozom nezawodnośc pojazdów eksploatowanych w systeme transportu mejskego umożlwają zmnejszene lczby pojazdów rezerwowych. Jednocześne, aby skrócć czas przebywana autobusów w naprawe oraz zwększyć nezawodność eksploatowanych pojazdów, koneczne jest zapewnene odpowednego pozomu gotowośc wydajnośc stanowsk obsługowonaprawczych oraz skutecznośc realzowanych na nch procesów [5, 23]. Dlatego też sterując systemem eksploatacj środków transportu, należy planować podejmować dzałana w celu uzyskana aganej jakośc realzowanych procesów obsługowonaprawczych [2, 25, 26, 38, 97]. Z powyższego wynka, że możlwość prawdłowej efektywnej realzacj zadań przewozowych systemu eksploatacj środków transportu (np. autobusów mejskch) w stotny sposób zależy od pozomu jego gotowośc. Gotowość systemu eksploatacj autobusów mejskch zależy przede wszystkm od gotowośc podsystemu procesowego, złożonego z podsystemów elementarnych typu kerowca-autobus. Gotowość nezawodność eksploatowanych środków transportu (autobusów) utrzymywane są na aganych pozomach w wynku realzacj procesów zaopatrywana, zapewnana zdatnośc oraz dagnozowana. Procesy te realzowane są w podsystemach utrzymana ruchu (na stanowskach obsługowo-naprawczych zajezdn autobusowej) nterwencyjnym (przez jednostk pogotowa techncznego), a możlwość ch odpowednej realzacj zależy w głównej merze od gotowośc wydajnośc stanowsk tych podsystemów. Sterowane gotowoścą systemu eksploatacj środków transportu zwązane jest z konecznoścą rozwązywana welu problemów decyzyjnych. Wybór odpowednch decyzj sterowana dotyczy zarówno pozomu gotowośc eksploatowanych środków transportu, jak równeż efektywnośc realzowanego procesu eksploatacj, mających decydujący wpływ na stopeń realzacj celów systemu. Z tego powodu w systemach eksploatacj środków transportu należy podejmować racjonalne decyzje sterowana procesem eksploatacj prawdłowo ocenać efektywność jego realzacj. Rozpatrując problemy modelowana sterowana procesem eksploatacj realzowanym w złożonym systeme eksploatacj środków transportu, system ten oraz proces należy analzować na takm pozome szczegółowośc (dekompozycj), który zapewna dokładną dentyfkację jego podsystemów oraz procesów w nch zachodzących. Ułatwa to uzyskwane warygodnych nformacj eksploatacyjnych, w szczególnośc o stanach przebegach procesów eksploatacj, oraz podejmowane trafnych decyzj sterowana tym procesam. Zapewnene wysokej efektywnośc dzałana złożonych systemów eksploatacj obektów techncznych jest możlwe jedyne wówczas, gdy decyzje sterowana, podejmowane przez decydentów systemu, są racjonalne. W systemach, w których realzowany jest złożony proces eksploatacj obektów techncznych, wybór racjonalnych decyzj sterowana spośród możlwych warantów decyzyjnych jest zagadnenem trudnym skomplkowanym. W rzeczywstych, złożonych systemach eksploatacj obektów 7
8 techncznych proces podejmowana decyzj sterowana pownen być realzowany z zastosowanem odpowednch metod narzędz matematycznych, a ne w sposób ntucyjny, oparty wyłączne na wedzy dośwadczenu decydentów systemu. Zastosowane odpowednch metod matematycznych do sterowana procesem eksploatacj ułatwa wybór racjonalnych decyzj sterowana w sposób zapewnający prawdłową efektywną realzację zadań przydzelonych systemow. Rzeczywste systemy eksploatacj obektów techncznych (w tym równeż systemy eksploatacj środków transportu) oraz realzowane w nch procesy ze względu na znaczną złożoność mogą być rozpatrywane w sposób rzetelny efektywny jedyne wówczas, gdy do ch opsu zostaną zastosowane odpowedno opracowane (w sposób naukowy) metody modelowana. Modele stosowane do opsu rzeczywstych systemów procesów eksploatacj obektów techncznych pownny umożlwać poznane oraz analzę badanych systemów procesów na takm pozome szczegółowośc, aby możlwe było opracowane racjonalnych efektywnych metod sterowana dzałanam realzowanym w tych systemach. Efektywne metody sterowana procesam eksploatacj obektów techncznych muszą być opracowane na tyle precyzyjne, aby ch zastosowane ne powodowało zwększena ryzyka podejmowana błędnych decyzj sterowana [, 29, 95, 99]. Metody modelowana, oceny sterowana systemów procesów eksploatacj obektów techncznych są przedmotem zanteresowana welu dzedzn wedzy, w tym przede wszystkm: podstaw eksploatacj techncznej, teor systemów analzy systemowej, teor odnowy, teor efektywnośc systemów, sterowana regulacj, badań operacyjnych, teor masowej obsług, teor podejmowana decyzj, teor nezawodnośc bezpeczeństwa systemów, modelowana matematycznego symulacyjnego oraz metod analzy statystycznej. W lteraturze można znaleźć wele opracowań dotyczących przykładów modelowana systemów procesów eksploatacj obektów techncznych, w tym systemów eksploatacj środków transportu, np. [2, 5, 46, 54, 5, 56, 56, 58]. Omawane w lteraturze modele systemów procesów eksploatacj przedstawają zachowane sę obektów techncznych w określonych warunkach użytkowana oraz zapewnana zdatnośc. Wśród stotnych czynnków determnujących możlwość oraz zakres stosowana tych model, do opsu badana procesów eksploatacj realzowanych w rzeczywstych systemach, należy enć: stopeń adekwatnośc modelu do rzeczywstego systemu lub procesu, przyjęty stopeń szczegółowośc opsu modelu, zastosowany aparat matematyczny, możlwość akceptacj przyjętych założeń, uproszczeń ogranczeń modelu (z uwzględnenem celu badań). Często do oceny prawdłowośc efektywnośc dzałana systemów eksploatacj obektów techncznych budowane są modele z zastosowanem teor masowej obsług, teor nezawodnośc oraz teor odnowy. Teora masowej obsług zajmuje sę matematyczną analzą systemów, w których w losowych chwlach występują zgłoszena agające obsług. W wynku stosowana model teor masowej obsług możlwe jest wyznaczene rozkładów zmennych losowych charakteryzujących badany system, takch jak: lczba zgłoszeń, lczba obsług, czas oczekwana na obsługę, czas obsług. W lteraturze dotyczącej teor masowej obsług przedstawono szereg metod gotowych model przydatnych do oceny dzałana systemów eksploatacj obektów techncznych (zarówno w sposób czysto teoretyczny, jak ze wskazanem praktycznych przykładów ch zastosowana) [24, 27, 49, 79, 8, 88, 2, 22, 24, 63, 66, 85, 86]. Wynk badań model teor masowej obsług mogą stanowć podstawę wyboru lub modyfkacj struktury systemu. Na podstawe teor masowej obsług oraz teor podejmowana decyzj opracowano naukowe metody dotyczące metod racjonalnego
efektywnego planowana, ocenana sterowana procesam eksploatacj obektów techncznych z uwzględnenem procesów zapewnana zdatnośc (stratege eksploatacyjne oraz modele poltyk obsługowej naprawczej) [28, 56]. Teora odnowy teora nezawodnośc są często stosowane do rozwązywana welu wspólnych problemów dotyczących zarówno procesów użytkowana, jak procesów zapewnana zdatnośc obektów techncznych. Obe teore znalazły szeroke zastosowana praktyczne [, 2, 5, 22, 25, 55, 83, 84, 88, 27, 3, 33, 6], korzystając jednocześne z tych samych lub podobnych metod matematycznych (np. stanową stotny element projektowana cykl eksploatacyjnych w systemach transportowych). Efektywność dzałana systemów eksploatacj obektów techncznych zależy od welu czynnków charakteryzujących realzowany proces eksploatacj. Do grupy podstawowych czynnków należy zalczyć czynnk ekonomczne oraz czynnk technczne (trwałość, nezawodność, gotowość, bezpeczeństwo, ryzyko dzałana) [54, 76, 82, 32, 53, 6]. Zatem do oceny systemu (procesu) eksploatacj obektów techncznych należy stosować metody analzy systemowej z uwzględnenem metod analzy ekonometrycznej [29, 72, 89, 95, 26, 37, 2]. W welu przypadkach systemy eksploatacj obektów techncznych można rozpatrywać jako systemy, w których zmany stanów realzowanego procesu następują w dyskretnych chwlach czasu. Oznacza to, że są to systemy dynamczne, w których zbór stanów procesu jest zborem dyskretnym skończonym. Zmany stanów procesu mają charakter stochastyczny realzowane są w sposób losowy, zgodne z określonym rozkładam prawdopodobeństwa. Przy założenu, że rozpatrywane systemy eksploatacj obektów techncznych są systemam, w których realzowane są procesy sterowalne, podjęce odpowednch decyzj sterowana wpływa na dynamczny stochastyczny proces zman stanów systemu (procesu). Dotyczy to na przykład systemów (model) obsług masowej, odnowy any obektów techncznych oraz sterowana zapasam. Jako teoretyczne podstawy modelowana procesów realzowanych w wyżej enonych systemach może być zastosowana teora procesów stochastycznych, a w szczególnośc teora procesów Markowa sem-markowa [57, 77, 69, 7, 85]. W przypadku modelowana złożonych systemów procesów eksploatacj obektów techncznych punktem wyjśca do rozwązana problemu badawczego jest dokonane prawdłowej dentyfkacj rzeczywstego obektu badań realzowanego w nm procesu eksploatacj wraz z analzą stotnośc poszczególnych składowych ch wzajemnych powązań. Koneczność właścwej dentyfkacj wynka zarówno ze znacznej złożonośc rozpatrywanych systemów lub procesów (dużej lczby podsystemów oraz składowych procesu), jak dynamk zman realzowanych czynnośc procesów, którym podlegają eksploatowane w systeme obekty technczne. Często ze względu na cel badań dentyfkację systemów procesów eksploatacj obektów techncznych realzuje sę na podstawe wynków obserwacj analzy zdarzeń eksploatacyjnych oraz procesów towarzyszących tym zdarzenom. W wynku tego możlwe jest wyznaczene zboru stotnych stanów eksploatacyjnych oraz wartośc parametrów opsujących realzowany proces eksploatacj obektów techncznych. Stanow to podstawę opracowana modelu rozpatrywanego procesu eksploatacj (np. modelu zdarzenowego, matematycznego, symulacyjnego, decyzyjnego). Zagadnena dotyczące problemów oraz metod dentyfkacj złożonych systemów procesów eksploatacj obektów techncznych zostały szeroko opsane w lteraturze, mędzy nnym w pracach [6, 29, 88, 24, 27, 28, 54, 22]. W praktyce jako modele rzeczywstych procesów eksploatacj obektów techncznych szeroko stosowane są modele zdarzenowe (grafy eksploatacyjne), modele matematyczne budowane na podstawe procesów stochastycznych oraz modele symulacyjne. Przyjmuje 9
sę wówczas, że obekty technczne mogą przebywać w skończonym zborze stanów eksploatacyjnych lub nezawodnoścowych modelowanego procesu, a model procesu eksploatacj opsuje zmany stanów obektów techncznych, zachodzące w rozpatrywanym przedzale czasu. Lczba rodzaj analzowanych stanów zależą od przyjętego celu badań ustalonej w badanach szczegółowośc. Zazwyczaj modelowany proces eksploatacj obektów techncznych opsywany jest cecham merzalnym, takm jak: lczby zman stanów procesu, czasy trwana stanów procesu, cykle pracy, energochłonność obektu techncznego, charakterystyk jakośc efektywnośc użytkowana lub obsługwana td. W welu przypadkach na podstawe analzy rzeczywstego procesu eksploatacj obektów techncznych można stwerdzć, że badany proces jest welostano procesem stochastycznym. Losowość czynnków wpływających na przebeg efektywność procesu eksploatacj realzowanego w rzeczywstym systeme determnuje wybór typu matematycznego modelu uzasadna celowość rozpatrywana stochastycznych model procesu eksploatacj. W celu zbudowana matematycznego modelu procesu eksploatacj obektów techncznych (np. środków transportu) należy wyznaczyć stotne stany eksploatacyjne tego procesu oraz zbudować zdarzenowy model procesu eksploatacj, którego grafcznym odwzorowanem są grafy eksploatacyjne, a wśród nch grafy skerowane, w których werzchołkam są stany eksploatacyjne, a łukam możlwe przejśca mędzy stanam. Następne, na podstawe danych uzyskanych z badań eksploatacyjnych przeprowadzonych w rzeczywstym systeme eksploatacj, należy wyznaczyć wartośc podstawowych parametrów opsujących modelowany proces eksploatacj obektów techncznych, tzn.: lczby zman stanów procesu, prawdopodobeństwa zman stanów procesu, warunkowe bezwarunkowe czasy przebywana w stanach procesu, typy rozkładów czasów (warunkowych bezwarunkowych) przebywana w stanach procesu oraz parametry tych rozkładów. Wynk analzy wyznaczonych wartośc parametrów oraz typów rozkładów czasów przebywana w stanach procesu eksploatacj stanową podstawę do budowy matematycznego modelu procesu eksploatacj. Najczęścej do matematycznego modelowana procesu eksploatacj obektów techncznych za pomocą procesów losowych stosuje sę procesy Markowa oraz sem-markowa. Realzacja badań modelowych przy wykorzystanu enonych model procesu eksploatacj umożlwa analzę wartośc parametrów opsujących proces eksploatacj obektów techncznych oraz analzę relacj zachodzących mędzy wyznaczonym parametram modelu [79]. Wynka to z teoretycznych podstaw modelowana procesów dynamcznych, dla których zmany stanów zachodzą w dyskretnych chwlach. Dotyczy to na przykład procesów stochastycznych będących cągam zmennych losowych zależnych łańcuchów Markowa. Łańcuchy Markowa są procesam stochastycznym, w których zmany stanów następują w jednakowo odległych chwlach. Procesy stochastyczne, w których czasy pozostawana w stanach procesu ne mają stałej wartośc, zmenają stan w dowolnej chwl. Dodatkowo jeśl czasy pozostawana w stanach procesu stochastycznego mają rozkład wykładnczy, to proces tak określany jest jako proces Markowa. Podstawową zaletą stosowana markowskch metod analzy (gdy możlwe jest przyjęce jej ogranczeń) jest łatwość modelowana procesów eksploatacj obektów techncznych, a także strateg eksploatacj oraz zdarzeń typu odnowa-naprawa. Rozszerzenem procesów Markowa są jednorodne procesy sem-markowa, w których włożony w proces łańcuch Markowa jest jednorodny w czase, lecz czasy pozostawana w stanach ne muszą meć rozkładu wykładnczego. Zastosowane procesów sem-markowa umożlwa budowę analzę ma-
tematycznego modelu procesu eksploatacj, w przypadku gdy zmenne charakteryzujące czasy przebywana w poszczególnych stanach modelowanego procesu mają dowolne rozkłady prawdopodobeństwa. Cecha ta powoduje, że procesy sem-markowske jako modele rzeczywstych procesów eksploatacj obektów techncznych mają szerszy zakres zastosowana nż procesy Markowa. Procesy Markowa sem-markowa są stosowane ne tylko do modelowana rzeczywstych procesów eksploatacj, ale także różnego rodzaju problemów dotyczących eksploatacj obektów techncznych, np. nezawodnośc, gotowośc, bezpeczeństwa dzałana. Podstawy teoretyczne dotyczące procesów losowych (w tym procesów Markowa sem-markowa) oraz praktyczne przykłady ch zastosowana zostały szeroko opsane w lteraturze, np. [, 5, 28, 39, 4, 44, 46, 47, 48, 5, 52, 53, 56, 73, 74, 85, 97, 98, 7, 8, 3, 8, 27, 48, 55, 58, 59, 6, 82, 9, 92, 93, 2, 22, 25]. Dzałane każdego systemu eksploatacj obektów techncznych pownno być efektywne. Po to, aby to osągnąć, wszelke dzałana podejmowane w systeme eksploatacj w celu sterowana (zarządzana) procesam realzowanym w systeme pownny być racjonalne. Podejmowane racjonalnych decyzj sterowana ma na celu zwększene efektywnośc dzałana systemu, rozumanej jako maksymalzacja osąganego zysku przy jednoczesnym zapewnenu aganych pozomów jakośc wytwarzanych produktów lub śwadczonych usług, nezawodnośc użytkowanych obektów techncznych, gotowośc systemu do realzacj przydzelonych zadań oraz bezpeczeństwa dzałana. W przypadku złożonych systemów eksploatacj obektów techncznych (np. w systemach eksploatacj środków transportu) racjonalna efektywna realzacja procesu podejmowana decyzj (sterowana procesem eksploatacj) jest nekedy trudna lub nawet nemożlwa. Spowodowane jest to główne stosowanem uproszczeń przy odwzorowywanu rozpatrywanych fragmentów rzeczywstośc, a tym samym budowe znaczne uproszczonych model procesu eksploatacj oraz model decyzyjnych. W pracy [54] zostały przedstawone główne przyczyny ogranczające w sposób stotny możlwość racjonalnego sterowana procesem realzowanym w rzeczywstych, złożonych systemach eksploatacj obektów techncznych. Są to: występowane neznanych czynnków (elementów) zadana oraz czynnków opsanych jedyne w sposób werbalny bądź tylko częścowo przedstawonych w sposób loścowy, brak ścśle określonych metod poszukwana czynnków neznanych oraz dochodzena do rozwązana zadana ze względu na brak metod algorytmów formułowana np.: celów dzałana lub warantów rozwązana zadana, brak możlwośc opsana zadana decyzyjnego w sposób obektywny (charakterystykam lczbo) ze względu na prorytety celów, preferencje decydentów tp., koneczność podejmowana decyzj w warunkach nepewnośc ze względu na brak pełnego opsu sytuacj możlwośc prawdłowej oceny przyszłych wynków powoduje to podejmowane decyzj na podstawe ntucj dośwadczena decydentów, neprawdłowa ocena sytuacj oraz neracjonalny wybór warantu decyzyjnego, spowodowane skłonnoścą decydentów lub ekspertów do ochrony własnych nteresów. W celu zwększena efektywnośc dzałana systemów eksploatacj obektów techncznych wykorzystuje sę w procese sterowana (podejmowana decyzj) decyzyjne modele zbudowane na podstawe model procesu eksploatacj obektów techncznych (środków transportu) użytkowanych w badanym systeme. Wynka z tego, że do zapewnena wysokego pozomu efektywnośc dzałana systemu koneczna jest właścwa dentyfkacja badanego procesu eksploatacj oraz jego analza ocena. Analzę ocenę
2 procesów sterowanych przeprowadza sę na podstawe badana ch model. Opracowane na podstawe dentyfkacj rzeczywstego procesu eksploatacj obektów techncznych modele matematyczne oraz symulacyjne tego procesu mogą stanowć podstawę do budowy decyzyjnych model sterowana efektywnoścą dzałana złożonych systemów eksploatacj. Zastosowane w procese sterowana model decyzyjnych ułatwa, a nekedy umożlwa (ze względu na znaczną złożoność analzowanego procesu) podejmowane racjonalnych decyzj sterowana w systemach tego typu. Różnorodność prezentowanych w lteraturze defncj pojęca decyzj oraz sposobów opsu procesu podejmowana decyzj wynka zarówno ze złożonośc weloarowośc tych procesów, jak z faktu, że problematyka dotycząca modelowana procesów decyzyjnych jest przedmotem zanteresowana welu dyscypln naukowych. Z tego względu badana dotyczące procesów decyzyjnych prowadzone są z uwzględnenem różnych punktów wdzena. Problematyka podejmowana decyzj jest przedmotem zanteresowana ne tylko tzw. klasycznej teor podejmowana decyzj, ale równeż teor badań operacyjnych, teor optymalzacj, teor sterowana, teor ger, teor sztucznej ntelgencj, teor organzacj zarządzana, ekonometr oraz teor eksploatacj. Zazwyczaj pojęce decyzj jest nterpretowane pośredno przez defnowane procesu podejmowana decyzj. Z kole proces podejmowana decyzj rozumany jest jako wybór takego sposobu dzałana, którego zastosowane zapewna osągnęce określonego celu [, 95]. W klasycznych modelach decyzyjnych funkcja celu wraz z ogranczenam stanow model problemu decyzyjnego. Wówczas wybór decyzj (strateg) optymalnej oznacza wyznaczene takch wartośc zmennych decyzyjnych, aby funkcja celu osągnęła wartość optymalną (mnmalną lub maksymalną) przy spełnenu określonych ogranczeń. W lteraturze dotyczącej zagadneń wyznaczana optymalnych decyzj (strateg) sterowana procesem eksploatacj obektów techncznych przedstawony jest w sposób teoretyczny szereg metod oraz możlwych przykładów ch zastosowana, np. [, 2, 4, 5,, 9, 37, 44, 54, 68, 82, 94, 95, 99, 8, 83]. Dobór odpowednej metody optymalzacj jest zagadnenem złożonym trudnym. Właścwy wybór metody optymalzacj pownen bazować na rzetelnej dentyfkacj badanego systemu realzowanego w nm procesu eksploatacj obektów techncznych oraz na prawdłowych wyborze opse stotnych zmennych decyzyjnych w danym zadanu optymalzacyjnym. Wśród welu metod optymalzacj zagadneń dotyczących złożonych procesów eksploatacj obektów techncznych szeroke zastosowane znajdują metody nedetermnstyczne, w założenach których wykorzystuje sę czynnk losowy. Do grupy tych metod należą mędzy nnym: metoda Monte Carlo, algorytmy genetyczne oraz algorytmy ewolucyjne. Metody te umożlwają rozpatrywane (optymalzację) rzeczywstych problemów, w których funkcje celu mają lczne mnma lokalne, a znalezene mnmum globalnego w przypadku stosowana metod determnstycznych jest bardzo trudne, a często nemożlwe [94]. Efektem znacznego zanteresowana problematyką dotyczącą procesów podejmowana racjonalnych decyzj sterowana jest wele opracowań na temat metod, algorytmów model decyzyjnych, przydatnych do rozwązywana różnorodnych problemów eksploatacj obektów techncznych, np. [4, 5, 6, 7, 8, 2, 34, 37, 4, 54, 6, 62, 63, 64, 67, 7, 72, 73, 82, 95, 99, 8, 24, 29, 37, 38, 39, 5, 62, 68, 8, 23]. Wśród welu metod stosowanych w zagadnenach sterowana procesam dynamcznym należy wyróżnć teorę decyzyjnych procesów Markowa sem-markowa.
W celu zapewnena prawdłowego przebegu procesu decyzyjnego stosowane są narzędza wspomagające, w tym różnego rodzaju modele decyzyjne, których ważnym elementem składo jest matematyczny model procesu eksploatacj obektów techncznych. Opracowane matematycznego modelu procesu eksploatacj obektów techncznych ułatwa analzę procesu, co z kole stanow podstawę oceny racjonalnego sterowana tym procesem [56, 74, 87, 92]. Ze względu na losowy charakter czynnków wpływających na przebeg efektywność procesów realzowanych w złożonych systemach eksploatacj środków transportu najczęścej do matematycznego modelowana procesu eksploatacj stosowane są modele z probablstycznym sposobem opsu ch dzałana oraz z możlwoścą sterowana [9, 37, 38, 88, 93]. Modele take znajdują zastosowane mędzy nnym w teor nezawodnośc, sterowanu zapasam oraz w teor systemów masowej obsług. Spośród procesów stochastycznych szeroke zastosowane w modelowanu procesu eksploatacj obektów techncznych (w tym równeż środków transportu) znalazły procesy Markowa oraz sem-markowa. Wówczas, w przypadku opsu rzeczywstego procesu eksploatacj obektów techncznych za pomocą model tego typu, stneje możlwość modelowana procesów podejmowana decyzj z zastosowanem teor dotyczącej sterowanych procesów stochastycznych, w tym decyzyjnych łańcuchów Markowa [9, 2, 2, 34, 29, 79, 23] oraz decyzyjnych procesów Markowa [2, 37, 63, 64, 8, 73, 8, 8] sem-markowa [4, 54, 68,,, 88]. Na początku lat sześćdzesątych dwudzestego weku na podstawe teor Markowa powstały prace dotyczące problematyk sterowana procesam stochastycznym z wykładnczym rozkładam czasów trwana stanów procesu. Do ponerskch opracowań należy zalczyć prace [5, 6, 6, 67, 69, 82]. Teorę powstałą na podstawe przeprowadzonych badań nazwano teorą decyzyjnych procesów Markowa. Zagadnena dotyczące podstawowej zaawansowanej teor decyzyjnych procesów Markowa zostały szeroko przedstawone w lteraturze, np. [4, 7, 36, 37, 38, 65, 93, 8, 38, 4, 82, 83, 84], natomast analzę szczególnych przypadków oraz przykłady zastosowań przedstawono mędzy nnym w pracach [2,, 5, 52, 7, 73, 79, 8, 8]. Teora decyzyjnych procesów Markowa dotyczy matematycznego modelowana procesów podejmowana decyzj, w których decydent kontroluje (steruje) zachowane badanego procesu (systemu) eksploatacj. W tym przypadku realzacja badań modelowych ma na celu wybór optymalnych decyzj (strateg) sterowana realzowanym procesem eksploatacj, w tak sposób, aby dochody uzyskane w długm czase, merzone odpowedną funkcją kryteralną, osągały wartość maksymalną. Przeważne jako funkcje kryteralne rozważane są funkcje określające wartość oczekwaną zdyskontowanych dochodów globalnych (zadane z dyskontem) lub wartość oczekwaną dochodów uzyskanych w jednostce czasu (zadane bez dyskonta) [, 9, 2, 2, 37, 4, 6, 62, 63, 3, 39, 49, 5, 62, 68]. W teor decyzyjnych procesów Markowa wynk (efekt) zależy od zastosowanej strateg sterowana procesem eksploatacj obektów techncznych, rozumanej jako cąg decyzj stosowanych (podejmowanych) w chwlach zman stanów procesu. Stratega sterowana umożlwająca osągnęce lepszych wynków może być określona przez analzę zachowana sę procesu stochastycznego pod wpływem strateg aktualnej. Oznacza to, że zgodne z przyjętym kryterum optymalną strategę sterowana można wyznaczyć metodą teracj w przestrzen strateg lub w przestrzen wartośc [7, 34, 35, 62, 63, 64, 67, 68, 38, 39, 67, 79]. Zastosowane do probablstycznego opsu teor procesów sem-markowa umożlwa analzę zdarzeń eksploatacyjnych oraz modelowane procesów eksploatacj obektów techncznych, dla których czasy trwana stanów procesu opsane są rozkładam 3
4 nnym nż wykładnczy (w rzeczywstych systemach eksploatacj obektów techncznych dotyczy to przeważającej wększośc przypadków). Decyzyjne (sterowane) procesy sem-markowa stanową dogodne narzędze matematyczne, którego zastosowane ułatwa skomplkowany proces podejmowana racjonalnych decyzj sterowana w złożonych rzeczywstych systemach eksploatacj obektów techncznych. Lteratura dotycząca zagadneń sterowana procesam eksploatacj obektów techncznych obejmuje wele opracowań zawerających zarówno teoretyczne opsy, jak przykłady praktycznych zastosowań decyzyjnych procesów Markowa sem-markowa [54, 7, 8, 23, 38, 75, 88]. W pracach [37, 42, 7, 73] zaprezentowano rozważana dotyczące model decyzyjnych z zastosowanem procesów sem-markowa, w których włożony w proces łańcuch Markowa jest nejednorodny, natomast w pracach [4, 43, 2, 8, 38, 87] przedstawono problemy dotyczące optymalzacj decyzyjnych procesów Markowa sem-markowa wraz z opracowanym modelam algorytmam wyznaczana optymalnych strateg sterowana. Rozwązane welu problemów dotyczących sterowana oceny dzałana złożonych systemów eksploatacj obektów techncznych metodam analtycznym często jest nemożlwe lub neopłacalne. Znaczący postęp technczny dotyczący elektroncznych maszyn numerycznych przyczynł sę do szerokego zastosowana metod technk symulacyjnych do rozwązywana problemów z zakresu eksploatacj maszyn. Metody symulacyjne umożlwają testowane ocenę dzałana systemów w warunkach mtacj procesu eksploatacj. Podstawą budowy symulacyjnych model dzałana systemu lub realzowanego w nm procesu eksploatacj, podobne jak dla model matematycznych, jest wyznaczene na podstawe danych eksploatacyjnych rozkładów stotnych zmennych losowych charakteryzujących badany system (proces), np. lczb zdarzeń (zman stanów procesu), czasów przebywana w stanach procesu. Wynk uzyskane na podstawe badań symulacyjnych modelu procesu eksploatacj stanową podstawę podejmowana (wyznaczana) racjonalnych strateg (decyzj) sterowana dzałanem systemów eksploatacj obektów techncznych [3, 75, 2, 43, 87, 88]. Jedną z podstawowych cech opsujących dzałane systemów eksploatacj obektów techncznych, a zwłaszcza systemów eksploatacj środków transportu, jest gotowość systemu (obektu) techncznego do realzacj przydzelonych zadań. W złożonych systemach eksploatacj środków transportu dotyczy to zarówno gotowośc środków transportu do realzacj przydzelonych zadań przewozowych (podsystem procesowy), jak gotowośc stanowsk specjalstycznych przeznaczonych do realzacj przydzelonych zadań obsługowo-naprawczych (podsystem utrzymana ruchu podsystem nterwencyjny). Osągnęce aganego pozomu gotowośc w systemach eksploatacj obektów techncznych uwarunkowane jest weloma czynnkam. W szczególnośc dotyczy to: jakośc zastosowanych w systeme obektów techncznych (zwłaszcza nezawodnośc, wydajnośc, podatnośc obsługowej, naprawczej dagnostycznej), lczby struktury, jaką sprzężone są obekty technczne (stosowane tzw. obektów rezerwowych), realzowanej strateg eksploatacyjnej uwzględnającej agana stawane rozpatrywanemu systemow techncznemu. Jednocześne w każdym przypadku, należy pamętać, że ocena możlwośc uzyskana aganego pozomu gotowośc rozpatrywanego systemu (obektu) techncznego, pownna uwzględnać krytera ekonomczne. Opsy przykłady zastosowań metod badań oraz model oceny gotowośc obektów techncznych zostały przedstawone w pracach [7, 8, 25, 27, 28, 29], natomast prace [74, 78, 82, 5, 6, 7, 89, 9, 26, 22, 22, 222] dotyczą modelowana gotowośc w systemach eksploatacj środków transportu. W pracach [57, 59]
przedstawono zagadnena dotyczące modelowana procesu eksploatacj środków transportu oraz kształtowana strateg utrzymana aganej gotowośc pojazdów eksploatowanych w systemach transportowych. W pracy [58] opsano natomast problematykę projektowana modelowana systemu eksploatacj pojazdów z uwzględnenem wpływu gotowośc użytkowanych pojazdów na wydajność systemu transportowego. Przedstawone modele wraz z opracowanym programem komputero umożlwają wybór strateg (poltyk) utrzymana środków transportu w aganym stane techncznym zarówno w przypadku gdy modelowane systemy eksploatacj dzałają bez zakłóceń, jak w sytuacj wystąpena zakłóceń spowodowanych nezdatnoścą pojazdów oraz nerównomernoścą zgłoszeń pojazdów do podsystemu uzdatnana. Prace [8, 45, 46] dotyczą modelowana gotowośc obektów (systemów) techncznych w długch przedzałach czasu (gotowość asymptotyczna, gdy t ), natomast w pracach [3, 59, 96,, 99] przedstawono metody wyznaczana oceny gotowośc w skończonym przedzale czasu. Modele opsujące gotowość systemów techncznych, gdy czasy zdatnośc odnowy mają różne rozkłady prawdopodobeństwa (wykładnczy, gamma, logarytmczno-normalny Webulla), przedstawono w pracach [9, 44], natomast w pracach [3, 72, 74] zaprezentowano metody analzy gotowośc z uwzględnenem kryterum kosztów. Ops metod wyznaczana oraz oceny nezawodnośc gotowośc obektów techncznych z wykorzystanem markowskch sem-markowskch model procesu eksploatacj wraz z przykładam zastosowań przedstawono mędzy nnym w pracach [, 48, 5, 73, 74, 78, 85, 98, 9, 27, 4, 42, 55, 6, 94, 95, 96, 98, 24, 26, 27]. W pracy [24] omówono założena dotyczące budowy modelu optymalzacj procesu eksploatacj obektów techncznych z zastosowanem procesów Markowa w przypadku gdy funkcję kryteralną stanową funkcja gotowośc lub funkcja kosztów (zysków) eksploatowanego w danym systeme obektu techncznego. Przykład zastosowana teor procesów sem-markowskch do modelowana rzeczywstego procesu eksploatacj środków transportu (autobusów mejskch) przedstawono w pracy [82]. Opracowany model procesu eksploatacj autobusów mejskch stanow punkt wyjśca do budowy matematycznego modelu oceny strateg an proflaktycznych, w którym efektywność dzałana systemu eksploatacj wyrażana jest przez zysk przypadający na jednostkę czasu współczynnk gotowośc. Modele ekonometryczne, które mogą stanowć podstawę opracowana model utrzymana aganej gotowośc środków transportu z uwzględnenem kryterów mnmalzacj kosztów eksploatacj, przedstawono natomast w pracach [72, 89, 26, 2]. Podsumowując, można stwerdzć, że zapewnene aganego pozomu gotowośc systemu eksploatacj środków transportu możlwe jest w wynku sterowana procesem eksploatacj, w tak sposób, że podejmowane decyzje są optymalne ze względu na przyjęte krytera oceny. Ze względu na specyfkę rozpatrywanych systemów procesów eksploatacj w opracowanych modelach oceny sterowana gotowoścą należy uwzględnć wpływ stotnych składowych procesu eksploatacj, realzowanych zarówno w podsysteme proceso, jak w podsystemach utrzymana ruchu nterwencyjnym. W przypadku gdy modelem analzowanego procesu eksploatacj jest proces losowy, do sterowana gotowoścą systemu eksploatacj środków transportu mogą być zastosowane modele matematyczne opracowane z wykorzystanem teor decyzyjnych procesów stochastycznych. Na podstawe analzy dostępnej lteratury można stwerdzć, że stneje wele opracowań stanowących cząstkowe rozwązana problemu modelowana sterowana goto- 5
6 woścą złożonych systemów eksploatacj obektów techncznych. Brak jest jednak opsu metod model, które można by bezpośredno zastosować do kompleksowego sterowana gotowoścą w złożonych systemach eksploatacj środków transportu, zwłaszcza w systemach eksploatacj autobusów mejskch. Podejmowane racjonalnych jeśl to możlwe optymalnych decyzj zapewnających wysok pozom gotowośc systemu eksploatacj środków transportu stanow stotny problem badawczy praktyczny. Mając na uwadze powyższe, podjęto próbę opracowana kompleksowej metody sterowana gotowoścą w systemach eksploatacj środków transportu z zastosowanem modelu matematycznego procesu eksploatacj, w którym obekt technczny w kolejnych chwlach może znajdować sę w różnych stanach eksploatacyjnych w każdym ze stanów może być zastosowana jedna z możlwych decyzj sterowana procesem eksploatacj. Wybór zastosowane poszczególnych decyzj sterowana ma bezpośredn wpływ na dalszy przebeg procesu eksploatacj, a tym samym na pozomy gotowośc obektów techncznych eksploatowanych w analzowanym systeme oraz systemu jako całośc. Przedstawone w pracy modele metody powstały w efekce realzacj długoletnch badań rzeczywstych systemów eksploatacj środków transportu, których cząstkowe wynk przedstawono mędzy nnym w pracach [8, 9,,, 2, 4, 6, 9, 92, 94, 97, 29]. Celem pracy jest zbudowane zbadane model matematycznych, umożlwających wyznaczene wartośc parametrów charakterystyk systemów eksploatacj środków transportu, przydatnych do racjonalnego sterowana pozomem ch gotowośc. Cel ten został osągnęty w wynku realzacj celów cząstkowych, stanowących kolejne etapy opracowana kompleksowej metody sterowana gotowoścą w systemach eksploatacj środków transportu, tzn.: analzy lteratury, wyboru dentyfkacj obektu badań, zbudowana model zdarzenowych matematycznych procesu eksploatacj realzowanego w badanym systeme, zbudowana modelu oceny kształtowana gotowośc podsystemu procesowego w badanym systeme, zbudowana modelu oceny kształtowana gotowośc podsystemów utrzymana ruchu nterwencyjnego w badanym systeme, zbudowana decyzyjnego modelu sterowana gotowoścą w systeme eksploatacj środków transportu, badana weryfkacj zbudowanych model, analzy wynków sformułowana wnosków. Praca podzelona jest na osem rozdzałów, w tym wprowadzene oraz podsumowane wnosk. W rozdzale drugm przedstawono podstawowe zagadnena dotyczące gotowośc obektów techncznych, w tym określono mary oraz stany gotowośc, a także zdefnowano rodzaje gotowośc obektów techncznych. W rozdzale trzecm został określony obekt badań system eksploatacj środków transportu. Następne przedstawono ogólny ops badanego obektu, zrealzowanych badań eksploatacyjnych oraz wyznaczonych podstawowych charakterystyk badanego procesu eksploatacj środków transportu. Na podstawe dentyfkacj badanego rzeczywstego systemu eksploatacj został zbudowany zdarzenowy model procesu eksploatacj środków transportu, w którym wyróżnono szesnaśce stotnych stanów eksploatacyjnych obektu techncznego (autobusu mejskego).
Rozdzał czwarty dotyczy matematycznego modelowana procesu eksploatacj realzowanego w badanym systeme techncznym. W celu ujednolcena stosowanych pojęć, zostały przedstawone podstawowe zagadnena dotyczące procesów stochastycznych, w szczególnośc procesów Markowa sem-markowa, zastosowanych w dalszej częśc pracy. Następne przedstawono matematyczny model procesu eksploatacj środków transportu (autobusów mejskch) zbudowany na podstawe modelu zdarzenowego tego procesu. Model matematyczny procesu eksploatacj został zbudowany zgodne z założenem, że modelem tego procesu jest jednorodny proces sem-markowa. Zastosowane probablstycznego opsu modelowanego procesu eksploatacj środków transportu z wykorzystanem teor procesów sem-markowa umożlwa analzę zdarzeń odnoszących sę do przypadków, gdy czasy pozostawana obektów techncznych w poszczególnych stanach procesu mogą być opsane rozkładam nnym nż wykładnczy. Dla danych uzyskanych z badań eksploatacyjnych zrealzowanych w rzeczywstym systeme eksploatacj środków transportu zostały wyznaczone wartośc podstawowych charakterystyk matematycznego modelu procesu, a następne przeprowadzono analzę realzowanego procesu eksploatacj. Wynk badań przedstawone w tym rozdzale są orygnalnym wynkam autora rozprawy. W rozdzale pątym na podstawe przyjętych założeń został zbudowany model oceny kształtowana gotowośc podsystemu procesowego w systeme eksploatacj środków transportu. Zaprezentowane w rozdzale zagadnena stanową orygnalne wynk autora rozprawy. W przedstawonym modelu gotowość podsystemu procesowego wyznaczana jest w zależnośc od gotowośc pojedynczego obektu techncznego (środka transportu) oraz struktury, jaką sprzężone są poszczególne obekty technczne. W odnesenu do systemów eksploatacj środków transportu, w ogólnym przypadku, dotyczy to struktury progowej. Przedstawony model został zbudowany w sposób, który umożlwa wyznaczene ocenę gotowośc podsystemu procesowego w zależnośc od parametrów matematycznego modelu procesu eksploatacj środków transportu. W pracy zaproponowano ocenę gotowośc środków transportu dla trzech wyróżnonych pozomów: bez uwzględnena oraz z uwzględnenem rezerw czasowych przeznaczonych na zaopatrzene uzdatnene obektów techncznych. Zaproponowana metoda umożlwa kształtowane gotowośc podsystemu procesowego poprzez wyznaczene aganej lczby obektów techncznych oraz aganej gotowośc pojedynczego obektu techncznego w tak sposób, aby przydzelone zadane przewozowe zostało zrealzowane prawdłowo. Do wyznaczena aganej lczby obektów techncznych oraz aganej gotowośc pojedynczego obektu techncznego wprowadzono krytera oceny gotowośc podsystemu procesowego z uwzględnenem welkośc przydzelonego zadana przewozowego oraz struktury podsystemu procesowego. W tym celu opracowano zależnośc umożlwające statystyczne oszacowane aganej gotowośc podsystemu procesowego do realzacj przydzelonego zadana przewozowego. Przedstawone rozważana poparto przykładam oblczeno. W rozdzale szóstym przedstawono model oceny kształtowana gotowośc podsystemów utrzymana ruchu nterwencyjnego w systeme eksploatacj środków transportu. W zbudowanym modelu gotowość rozpatrywanych podsystemów wyznaczana jest w zależnośc od gotowośc oraz wydajnośc poszczególnych stanowsk tych podsystemów z uwzględnenem ch struktur oraz lczby rodzajów poszczególnych stanowsk. Przedstawone modele opracowano dla wybranych struktur analzowanych podsystemów, a także wybranych rozkładów rozpatrywanych zmennych losowych rozkładu wykładnczego oraz Erlanga. Zaproponowana metoda umożlwa kształtowane gotowośc podsystemów utrzymana ruchu nterwencyjnego poprzez wyznaczene aganej 7
8 lczby stanowsk obsługowo-naprawczych oraz aganej gotowośc tych stanowsk w tak sposób, aby umożlwć prawdłową realzację przydzelonych zadań obsługowonaprawczych. W tym celu wprowadzono krytera oceny gotowośc podsystemów utrzymana ruchu nterwencyjnego oraz opracowano metodę statystycznego oszacowana aganej gotowośc tych podsystemów do realzacj przydzelonych zadań obsługowo-naprawczych, dla dwóch warantów: z uwzględnenem bez uwzględnena welkośc przydzelonego zadana przewozowego. Zaprezentowane w rozdzale zagadnena wraz z przykładam oblczeno są orygnalnym wynkam autora rozprawy. W rozdzale sódmym przedstawono decyzyjny model sterowana gotowoścą w systeme eksploatacj środków transportu, który został zbudowany z zastosowanem teor sem-markowskch procesów decyzyjnych. Model decyzyjny zbudowano w celu zapewnena możlwośc racjonalnego sterowana procesem eksploatacj realzowanym w systeme eksploatacj środków transportu. W opracowanym modelu wybór optymalnej strateg sterowana gotowoścą w systeme eksploatacj środków transportu został zrealzowany za pomocą algorytmu genetycznego, w tak sposób, aby zapewnć aganą gotowość eksploatowanym obektom techncznym (środkom transportu). Integralną część zbudowanego modelu stanow program komputerowy umożlwający, na podstawe zmodyfkowanego algorytmu genetycznego, wyznaczene optymalnej strateg sterowana procesem eksploatacj (gotowoścą środków transportu). W opracowanym algorytme genetycznym wprowadzono modyfkację polegającą na zastosowanu oprócz funkcj przystosowana dodatkowego kryterum wyboru optymalnej strateg sterowana, określonego przez funkcję kwalfkacyjną. W pracy jako funkcję przystosowana przyjęto średn jednostkowy dochód, którego wartość generowana jest w wynku realzacj analzowanego sem-markowskego procesu w przypadku zastosowana danej strateg sterowana. Funkcję kwalfkacyjną stanow natomast funkcja określająca gotowość pojedynczego obektu techncznego (środka transportu), wyznaczoną dla danej strateg sterowana. Wprowadzene pojęca funkcj kwalfkacyjnej umożlwa wyznaczene strateg sterowana gotowoścą środków transportu, dla której funkcja przystosowana osąga wartość maksymalną dotyczy jedyne tych strateg sterowana, dla których wartość funkcj kwalfkacyjnej jest ne mnejsza nż pozom aganej gotowośc obektów techncznych. Ze względu na znaczną złożoność modelowanych procesów eksploatacj środków transportu w celu zapewnena szybszej łatwejszej analzy oraz możlwośc rozpatrywana różnych warantów modelowanych procesów eksploatacj opracowano program symulacj modelu procesu eksploatacj. Program ten został zbudowany w tak sposób, że dla danych wejścowych eksperymentu symulacyjnego, opracowanych na podstawe danych eksploatacyjnych, możlwe jest wyznaczene wartośc odpowedno zdefnowanych funkcj opsujących realzację badanego procesu. Funkcję taką może stanowć, np. gotowość obektów techncznych eksploatowanych w badanym systeme, średn jednostkowy dochód generowany w wynku realzacj analzowanego procesu. Opracowany stochastyczny model symulacyjny rozpatrywanego procesu eksploatacj środków transportu został wykorzystany do weryfkacj wynków otrzymanych za pomocą algorytmu genetycznego (wyznaczonych charakterystyk oraz optymalnych strateg sterowana gotowoścą). Przedstawony w rozdzale sódmym decyzyjny model sterowana gotowoścą w systeme eksploatacj środków transportu oraz programy komputerowe zostały opracowane przez autora rozprawy.