Алфёров В.В., Ширяев Е.В.
Технологический прорыв и цифровизация на внутреннем водном транспорте
Технологический прорыв, цифровая экономика – такие задачи сформулированы на государственном уровне (президент Путин В.В., Правительство, Программа "Цифровая экономика Российской Федерации", 2017). По существу это советская государственная программа создания АСУ на другом технологическом уровне. Рассмотрим этот вопрос на примере речного транспорта, его историю и сформулированную нами перспективу.
Исторический обзор
История информатизации на речном транспорте включает 4 этапа. В 1960-е годы создавались первые вычислительные центры, в первую очередь Главные вычислительные центры (ГВЦ) тогдашних министерств морского и речного флота, затем в крупных морских и речных пароходствах, приобретался опыт разработки и решения ряда инженерных задач. Появилось много молодых людей, с энтузиазмом работавших на этом тогда новом направлении. 1970-е годы стали этапом планомерного создания автоматизированных систем управления. Это делалось по планам Государственного комитета по науке и технике (ГКНТ). 1980-е годы характеризуются массовым внедрением задач учета и отчетности, а также довольно широкими работами в области технологического (диспетчерского) управления транспортными процессами с применением не только вычислительной техники, но и средств связи. И наконец, 1991 год можно четко обозначить как начало нового этапа.
Основой развития информационных технологий за период с 1991 г. явилась полная смена парка вычислительной техники. Если на начало рассматриваемого периода основу парка вычислительной техники составляли машины ЕС-1022, ЕС-1035, СМ-1420, СМ-1630, ЕС-1840, Роботрон-1715, то в настоящее время этих машин давно нет. Во всех водных предприятиях вычислительная техника представлена IBM-совместимыми ЭВМ модификаций от РС АТ до мощных серверов и машин класса mainframe. Следует заметить, что вычислительная техника приобреталась несмотря на трудные финансовые условия, в которые первоначально попали предприятия водного транспорта в рассматриваемый период, и при отсутствии жесткого регламентирования "сверху", которое было в прошлом. Одновременно со сменой парка вычислительной техники, реформированием управления отраслью происходила смена программного обеспечения, переработка ранее внедренных и разработка ряда новых задач, внедрение новых информационных технологий, модификация и становление организационных структур информатики и связи.
В начале 90-х годов прошлого века в Росморфлот и Росречфлот созданы локальные вычислительные сети под управлением операционной системы Netware 3.11, осуществляется доступ в Интернет.
Как сказано выше, уже в 80-е годы, наряду с массовым внедрением задач учета и отчетности, разрабатывались сложные системы, связанные с управлением флотом и портами. Рассмотрим кратко основные из них.
График движения флота.
Эта подсистема имела большое значение для смежных речных пароходств центральных и северо-западных бассейнов. В то время пароходства не были разделены, все порты входили в их состав. Следовало спланировать расстановку разнообразных типов грузового флота по многочисленным линиям на навигацию, а затем на месяц. Таким образом, задачи этой подсистемы не были оперативными (ежесуточными), но отличались большой алгоритмической сложностью, так как возможных сочетаний расстановки судов имеется очень много. Разные суда или составы имеют разные экономические характеристики работы на разных линиях. Это зависит от многих факторов – скорости, возможной загрузки, удельных расходов в сутки хода и в сутки стоянки и др. Нужно найти оптимальный план. Расчеты производились по критериям минимума эксплуатационных расходов при заданном объеме перевозок, использовались и другие критерии. Расчеты производились в ГВЦ Минречфлота на ЭВМ ЕС-1022 или в одном из смежных пароходств. С началом приватизации, с разделением флота пароходства на несколько судовладельцев, с выделением портов из состава пароходств эти задачи резко усложнились и приобрели другой смысл, а главное – не стало единого хозяина всего флота. Поэтому подсистема в централизованном виде прекратила существование. Но эти задачи имеют большое значение и в новых условиях хозяйствования, и в дальнейшем могут быть возобновлены в другой постановке.
Движение грузов в порту.
Эта подсистема уже тогда получила довольно широкое распространение в морских и некоторых речных портах. Она отслеживала по перевозочным документам движение каждой партии груза в порту, от прибытия в порт до отправления или выдачи получателю. Она охватывала тарно-штучные и особенно контейнерные грузы (в морской терминологии – генеральные). В любой момент можно было получить данные о том, какие грузы на каком складе находятся, каков срок их хранения. Это очень важно для портов, обрабатывающих большие объемы таких грузов. Технической базой тогда были ЭВМ СМ-4, с операционной системой и языком программирования Диамс (MSM). Сейчас такие подсистемы работают на базе другой техники, характеристики которой на два порядка выше.
Развитая система слежения за контейнерами была создана в порту Осетрово.
Дислокация морских судов.
Морские суда ежесуточно по КВ радиосвязи передавали сообщения в ГВЦ Минморфлота по установленным формам – «Порт», «Отход», «Море». В сообщениях указывались координаты, сведения о грузе, порте назначения, о запасах топлива и воды и некоторые другие. В ГВЦ Минморфлота ежесуточно выдавались сводки по всему флоту. Аналогичная подсистема работала по судам «река-море» плавания в ГВЦ Минречфлота. В дальнейшем эти подсистемы были переведены на системы спутниковой связи и радионавигации и стали не централизованными, а разделенными по судовладельцам.
С 2002 г. функционирует Система мониторинга судов «Виктория». Однако у нее пока нет 100%-ного охвата морских судов, поскольку нет обязательного для судовладельцев правового норматива о регистрации судов в СМС «Виктория».
Суда загранплавания некоторых речных пароходств зарегистрированы в этой или другой подобной системе.
АСУ ТП «Канал».
Эта система была создана и работала на Волго-Донском судоходном канале. Он имеет 13 шлюзов на протяжении 101 км. Пропускная способность канала в то время была почти исчерпана (она и сейчас недостаточна), простои флота и повышенная опасность были и остаются сопровождающими реалиями судопропуска. Основной входной оперативной информацией системы были:
• сигналы датчиков уровня воды, открытия/закрытия ворот на шлюзах; они и до АСУ ТП были, но сигналы поступали только на пульт начальника вахты каждого шлюза, а нужно было их довести до ЭВМ главной диспетчерской;
• номера подходящих и проходящих судов, их вид (пассажирские, нефтеналивные, буксирные, грузовые, груженые или порожние); номера оперативно присваивались и затем вводились начальником вахты шлюза, ими для компактности отражения на экране заменялись длинные названия.
В главной диспетчерской канала находился экран размером 10 на 2 метра. На экране отображалась трасса канала, шлюзы, уровень воды в них, открытие и закрытие ворот, номера судов в межшлюзовых бьефах (в том или другом направлении). Это и было основой работы главного диспетчера, формулирования им команд для начальников вахт шлюзов. Технической основой системы были каналы связи от шлюзов в главную диспетчерскую и ЭВМ СМ-1630. Эта ЭВМ имела характеристики: ОЗУ – 64 КБ (!), ВЗУ – 4 съемных диска по 3 МБ. Правда, она была в принципе многозадачной, ОЗУ разделялось на сопровождение дисплея главного диспетчера, на сопровождение главного экрана и на дисплей журнала шлюзований и учета. Конечно, такие характеристики ЭВМ недостаточны для такой системы, и она работала недостаточно быстро и со сбоями. С началом перестройки возникли проблемы с финансированием и в конце концов от системы остались учетные функции.
Но проблема совершенствования судопропуска остается, и при стабилизации экономики о ней следует вспомнить на другом техническом уровне.
АСУ «Диспетчер».
Это была наиболее «продвинутая» система, и о ней нужно сказать несколько подробнее. По плану ГКНТ она была разработана первоначально для Московского речного пароходства (МРП), а затем внедрена в Волжском объединенном пароходстве. Рассмотрим только МРП, в котором система работала с 1987 по 1996 г.
Были организованы ВЦ пароходства и информационно-вычислительные пункты (ИВП) в портах: Рыбинск, Углич, Тверь, Московский Северный, Московский Западный, Московский Южный, Коломна, Рязань, Касимов. В них было установлено по 2 ЭВМ СМ-4 (это требование дублирования для надежности, в некоторых портах оно не было соблюдено). К ЭВМ были присоединены дисплеи во всех диспетчерских пароходства, портов и в главной диспетчерской Управления канала им. Москвы (УКиМ). ИВП были соединены выделенными каналами ведомственной проводной связи с ВЦ пароходства (через модемы). Программное обеспечение составляли операционная система и язык программирования Диамс (MSM) и специально разработанные программы. Этот язык позволял очень эффективно использовать очень скромную оперативную и внешнюю память (128 КБ и 12 МБ, для архива магнитные ленты).
Подсистема АСУ «Диспетчер» - «Диспетчер-Флот» работала в реальном режиме времени, т.е. в каждой диспетчерской портов, УКиМ вводились операции транспортного процесса и другие сведения по каждому судну по мере их появления, и за 5-10 секунд автоматически (в «фоновом режиме», без участия диспетчера) передавались в ВЦ пароходства, а оттуда также автоматически транслировались в ЭВМ всех портов. Кроме того, был реализован информационный обмен между ВЦ Московского и Волжского пароходств. Таким образом, в пароходстве, УКиМ, во всех портах непрерывно поддерживалась динамическая картина дислокации и работы каждого судна. На этой информационной базе решались задачи:
• ведения дислокации судов;
• прогнозирования прибытия судов в порты, к шлюзам;
• различные задачи оперативного учета.
В подсистеме "Диспетчер-Груз" решалась задача обработки дорожных ведомостей, включая расчет провозных и других плат (дисплеи у приемосдатчиков, подключенные к ИВП порта). Сформированные дорожные ведомости из портов по каналам связи передавались в пароходство, и там являлись базой для комплексного учета перевозок, включая доходы. Таким образом, была практически реализована идея электронной дорожной ведомости.
Были также разработаны и внедрены другие задачи, несвязанные с указанной оперативной информацией по дислокации судов (обработка дорожных ведомостей в портах с передачей результатов на уровень пароходства и другое).
Теоретически разрабатывались также задачи декадного и суточного планирования на уровне пароходства, сменно-суточного планы работы порта, однако до практического внедрения в составе системы они тогда не дошли.
Функционирование АСУ «Диспетчер» в разработанном виде прекратилось по следующим причинам:
• Развал пароходств в 1990-е годы, выделение портов из их состава, соответствующее прекращение финансирования выделенных каналов связи, ранее финансировавшихся портами;
• Передача функций диспетчерского управления флотом в бассейне с уровня пароходства на уровень ГБУВПиС (в настоящее время Администрациям бассейнов внутренних водных путей (АБВВП));
• Переход на новую вычислительную технику (IBM-совместимые ПЭВМ вместо советских машин СМ-4, приобретаемые разрозненно пароходствами и/или портами.
Из АСУ «Диспетчер» работают (в модифицированном и нецентрализованном виде) комплекс задач по работе флота в пароходстве и портах и задача обработки дорожных ведомостей в портах.
Тем не менее представляется возможным рассматривать АСУ «Диспетчер» как прообраз системы контроля движения речных судов и грузов в едином информационном транспортном пространстве.
Как пример успешной разработки следует назвать более позднюю систему планирования рейсов пассажирских судов в ОАО «Мостурфлот», однако она не относится к рассматриваемому нами грузовому флоту.
Общая схема реализации исследований на перспективу
Основами для реализации исследований следует определить 2 ранее разработанные системы.
Первая из них система АСУ «Диспетчер». Система была разработана ЦНИИЭВТом, принята в промышленную эксплуатацию в 1986 г. в Московском речном пароходстве и позднее в Волжском объединённом речном пароходстве.
Основные характерные черты системы, впервые реализованные на речном транспорте:
• Работа в реальном режиме времени;
• Непосредственная информационная связь пароходства, портов, их диспетчерских в реальном масштабе времени на базе выделенных телефонных каналов;
• Введение в состав оперативной входной информации дислокации флота (название судна; наименование груза; количество груза; порт назначения; пункт выполнения операции транспортного процесса; Число-месяц-час-минуты операции.
В обширный перечень операций входили движение (проследование), прибытие, начало выгрузки, конец выгрузки, отправление, ремонт и ряд других. Операции имели также краткое наименование, привычное диспетчерам (НВ, КВ и т.п.). Существенным было объединение в информации буксиров (толкачей) и барж состава, закреплённого или не закрепленного. В «картинку ввода» включено было также неформализованное примечание о любых особенностях рейса конкретного судна в данный момент. Кроме того, передавалась некоторая информация, касающаяся не судов, а технического состояния информационно-вычислительных пунктов (ИВП) портов.
Основными решаемыми задачами были дислокация судов, прогноз их прибытия в порты, к шлюзам, различные задачи сопутствующего оперативного учёта.
Вторая система, которую мы определяем как основу для реализации наших исследований на перспективу, является автоматизированная система диспетчерского руководства в ГБУВПиС. Такая система впервые создана и функционирует в Волго-Балтийском ГБУВПиС. Информация о дислокации судов автоматизировано передаётся из линейных диспетчерских пунктов в диспетчерскую ГБУВПиС и на этой основе формируется дислокация флота, осуществляется сопутствующий оперативный учёт.
Система создана именно в связи с передачей на уровень ГБУВПиС диспетчерских функций и реализует основную идею АСУ «Диспетчер», с учётом изучения её опыта и её технического проекта.
Однако состав этой информации беднее, чем в АСУ «Диспетчер», а именно отсутствуют сведения о грузе и порте назначения. Формируется только дислокация судов, прогноз прибытия в порты назначения отсутствует.
Кроме того, используются не выделенные каналы связи, а каналы общего пользования.
В то же время реализовано много информационных задач, не связанных непосредственно с дислокацией судов, но необходимых для диспетчерского руководства. Также создан сайт, доступный для портов и других заинтересованных лиц. Так, например, жена капитана может (при наличии у неё компьютера) войти на сайт и узнать место нахождения его судна. Тем же пользовался и диссертант. Диспетчер порта, не имея пока прогноза прибытия в порт судов, может, однако, войти на сайт и увидеть идущие к нему суда, если он из других источников имеет неавтоматизированную информацию о них. Кроме того, функционируют некоторые специфические задачи данного ГБУВПиС с использованием системы ГЛОНАСС – диспетчерский контроль прохода судов под Санкт-Петербургскими мостами, на Ивановских порогах и Кошкинском фарватере.
Подобная система существует также в Волжской ГБУВПиС. Она также имеет на сайте богатую информацию. Однако пока не имеет главного для нашего исследования – дислокации судов.
Кроме того, следует учесть опыт разработки системы АСУ, существовавшей в пароходстве Волготанкер и реализованной в ВЦ существовавшего тогда пароходства Волготанкер. Особенностью этой системы было широкое использование спутниковой связи для передачи с судов разнообразной учётной информации и координат судна. В перспективной системе следует дополнительно реализовать 2 направления, относящихся непосредственно к мониторингу дислокации судов:
• Привязка передаваемых координат судна к контролируемым диспетчерским пунктам на основе таблицы соответствия;
• Фиксация судов на карте водных путей по аналогии с автомобильным навигатором.
Итак, общая схема реализации исследований на перспективу заключается в следующем.
Основами для реализации наших исследований следует определить 2 ранее разработанные системы.
Первая из них система АСУ «Диспетчер». Основные характерные черты системы, впервые реализованные на речном транспорте:
• Работа в реальном режиме времени;
• Непосредственная информационная связь пароходства, портов, их диспетчерских в реальном масштабе времени на базе выделенных телефонных каналов;
• Введение в состав оперативной входной информации дислокации флота (название судна; наименование груза; количество груза; порт назначения; пункт выполнения операции транспортного процесса; Число-месяц-час-минуты операции.
В обширный перечень операций входили движение (проследование), прибытие, начало выгрузки, конец выгрузки, отправление, ремонт и ряд других. Операции имели также краткое наименование, привычное диспетчерам (НВ, КВ и т.п.). Существенным было объединение в информации буксиров (толкачей) и барж состава, закреплённого или не закрепленного. В «картинку ввода» включено было также неформализованное примечание о любых особенностях рейса конкретного судна в данный момент. Кроме того, передавалась некоторая информация, касающаяся не судов, а технического состояния информационно-вычислительных пунктов (ИВП) портов.
Основными решаемыми задачами были дислокация судов, прогноз их прибытия в порты, к шлюзам, различные задачи сопутствующего оперативного учёта.
Были также разработаны и внедрены другие задачи, несвязанные с указанной оперативной информацией по дислокации судов (обработка дорожных ведомостей в портах с передачей результатов на уровень пароходства и другое).
Теоретически разрабатывались также задачи декадного и суточного планирования на уровне пароходства, сменно-суточного планы работы порта, однако до практического внедрения в составе системы они тогда не дошли.
Вторая система, которую мы определяем как основу для реализации наших исследований на перспективу, является автоматизированная система диспетчерского руководства в ГБУВПиС. Такая система впервые создана и функционирует в Волго-Балтийской ГБУВПиС. Информация о дислокации судов автоматизировано передаётся из линейных диспетчерских пунктов в диспетчерскую ГБУВПиС и на этой основе формируется дислокация флота, осуществляется сопутствующий оперативный учёт.
Система создана именно в связи с передачей на уровень ГБУВПиС диспетчерских функций и реализует основную идею АСУ «Диспетчер», с учётом изучения её опыта и её технического проекта.
Однако состав этой информации беднее, чем в АСУ «Диспетчер», а именно отсутствуют сведения о грузе и порте назначения. Формируется только дислокация судов, прогноз прибытия в порты назначения отсутствует.
Кроме того, используются не выделенные каналы связи, а каналы общего пользования.
В то же время реализовано много информационных задач, не связанных непосредственно с дислокацией судов, но необходимых для диспетчерского руководства. Также создан сайт, доступный для портов и других заинтересованных лиц. Так, например, жена капитана может (при наличии у неё компьютера) войти на сайт и узнать место нахождения его судна. Тем же пользовался и диссертант. Диспетчер порта, не имея пока прогноза прибытия в порт судов, может, однако, войти на сайт и увидеть идущие к нему суда, если он из других источников имеет неавтоматизированную информацию о них. Кроме того, функционируют некоторые специфические задачи данного ГБУВПиС с использованием системы ГЛОНАСС – диспетчерский контроль прохода судов под Санкт-Петербургскими мостами, на Ивановских порогах и Кошкинском фарватере.
Подобная система существует также в Волжском ГБУВПиС. Она также имеет на сайте богатую информацию. Однако пока не имеет главного для нашего исследования – дислокации судов.
Кроме того, следует учесть опыт разработки системы АСУ, существовавшей в пароходстве Волготанкер и реализованной в ВЦ существовавшего тогда пароходства Волготанкер. Особенностью этой системы было широкое использование спутниковой связи для передачи с судов разнообразной учётной информации и координат судна. В перспективной системе следует дополнительно реализовать 2 направления, относящихся непосредственно к мониторингу дислокации судов:
• Привязка передаваемых координат судна к контролируемым диспетчерским пунктам на основе таблицы соответствия;
• Фиксация судов на карте водных путей по аналогии с автомобильным навигатором.
Мы формулируем на перспективу проблему – создать новую, современную автоматизированную систему с использованием наработок АСУ «Диспетчер» и ГБУВПиС, а также ВЦ пароходства Волготанкер. Предлагаем МГАВТ-филиал ГУМРФ им. Адм. С.О. Макарова включить в план работы на 2020 год внутреннюю госбюджетную тему «Исследования по созданию комплексной автоматизированной системы КАСУ «Диспетчер»», в которой должно быть обеспечено автоматизированное информационное взаимодействие ГБУВПиС, судоходных компаний и портов бассейна, а также взаимодействие смежных ГБУВПиС Центрального бассейна (Волго-Балтийского, Волжского, Волго-Донского). Затем инициировать разработку этой системы на основе государственного финансирования.