автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Анализ производительности и надежности автоматизированных асинхронных систем методом фазового укрупнения

Министерство образования Украины Севастопольский Государственный технический университет

„5^ На правах рукописи

Кч Доронина Юлия Валентиновна

АНАЛИЗ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ И НАДЕЖНОСТИ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ АСИНХРОННЫХ СИСТЕМ МЕТОДОМ ФАЗОВОГО УКРУПНЕНИЯ

Специальность: 05.13.07 - Автоматизация технологических процессов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на сонсканпе ученой степени кандидата технических наук

Севастополь -1997

Диссертацией является рукопись

Работа выполнена в Севастопольском Государственном техническом университете

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Обжерин Юрий Евгеньевич

Официальные оппоненты:

1. Академик УкрАИН,

доктор технических наук, профессор Тараненко Виктор Анатольевич

2. Кандидат технических наук Плюснин Валерий Алексеевич

Ведущая организация - Научное предприятие "Юг" (г. Севастополь)

Защита состоится -23 1997 г. в часов на

заседании специализированного совета Д 11.03.01 в Севастопольском Государственном техническом университете по адресу: 335053, г. Севастополь, Стрелецкая бухта, студгородок.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета

Автореферат разослан

/Ра^-З^ 1997 г

Ученый секретарь специализированного Совета, кандидат технических наук,

доцент /"> \.Н. ШерешевскнП

J

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Развитие теории автоматизированных производственных систем (АПС), повышение их технического уровня и широкое применение в промышленности характеризуют в настоящее время машиностроение всех промышленно развитых стран.

К одному из важнейших подразделений АПС можно отнести гибкие автоматизированные линии (ГАЛ) асинхронного типа. Особенностью ГАЛ является многочисленность компонентов, входящих в состав производимой продукции, для доставки которых в технологическую зону требуется организовать большое число сходящихся материальных потоков, интенсивность каждого из которых зависит от ин-тенсивностем остальных. В таких условиях существенно повышается неопределенность функционирования системы в целом. Задачи повышения производительности п надежности ГАЛ становятся в связи с этим чрезвычайно важными.

Большой вклад в развитие теории ГАЛ внесли работы Волчке-вича Л.И., Дащенко А.И., Катковннка ВЛ., Клусова H.A., Черкесова Г.Н., Черпакова Б.И., Коппа ВЛ., Федотова А.И., Ковалева М.П., Хе-гинботама У.В., Хартли Дж. и др. Различные аспекты анализа и синтеза сложных систем нашли отражение в работах Дружинина Г.В., Гне-денко Б.В., Королюка B.C., Северцева H.A., Пронникова A.C., Ушакова И.А., Гордона В.Дж'., Джао Д.Д., Джексона Дж.Р., Клейнрока Л., Мура Ф.Р., Ньюэла Г.Ф., Фромана Б., Лезажа Ж., Краузе Ф.-Л. и др. Ввиду высокой производительности ГАЛ асинхронного типа даже незначительные погрешности в ее прогнозе могут привести к крупным ошибкам при определении объема выпуска продукции, а также затраченных для этого средств. Следовательно, на первый план выходит проблема повышения точности расчетов ГАЛ на основе совершенствования методов математического анализа указанных объектов. Таким образом, проблема анализа показателей функционирования асин-

А

хронных АПС является актуальной в теоретическом и практическом плане, ее решение позволяет повысить эффективность современных АПС. Это и составляет содержание настоящей диссертации.

В ней в качестве основы моделирован^ асинхронных АПС используется аппарат теории полумарковских процессов (ПМП) с общим фазовых« пространством, значительный вклад в развитие которой внесли работы Черепкова А.П., Коваленко И.Н., Королюка B.C., Кузнецова В.Н., Сильвестрова Д.С., Турбина А.Ф., Цинлара Е. и др. Этот математический аппарат позволяет отказаться от ряда допущений, присущих существующим моделям автоматизированных линий, в частности, от предположении об экспоненциальном распределении случайных величин - времен безотказной работы и восстановления устройств линии и независимости их функционирования.

Объектом исследования в диссертации являются асинхронные автоматизированные производственные системы.

Целью диссертации является повышение эффективности функционирования проектируемых или модифицируемых асинхронных АПС на базе построения математических моделей и последующей параметрической оптимизации указанных систем.

Для достижения поставленной цели в работе сформулированы и решены следующие взаимосвязанные задачи:

1. Формализация постановки задачи математического описания функционирования асинхронных АПС с различными стратегиями работы.

2. Разработка математических моделей функционирования одно- и многопоточных ГАЛ асинхронного типа со стратегиями работы "только через накопитель" и "прямая передача" с учетом надежности межоперационных накопителей (МН).

3. Постановка и решение ряда задач оптимизации асинхронных ГАЛ на базе разработанных моделей функционирования линий:

- обеспечение максимального коэфициента готовности при ограничениях на объемы МН;

- обеспечение оптимального среднего времени восстановления системы доя минимизации выпуска одного изделия при ограничениях на объемы МН;

- определение оптимального времени выпуска одного изделия для нахождения размера серии изделий при ограничениях на объемы МН.

4. Определение интервала применимости МН для однопоточной асинхронной ГАЛ.

5. Проверка адекватности построенных математических моделей на основе использования результатов экспериментальных исследований и имитационного моделирования ГАЛ.

6. Разработка структуры и принципов реализации диалоговой программной системы СДПС) анализа и оптимизации ГАЛ.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка и приложений.

Методы исследования. В работе в качестве основы исследования асинхронных АПС применяется аппарат теории ПМП с общим фазовым пространством. Кроме того, в работе используются методы теории восстановления, математической теории надежности, математической статистики, математического анализа, имитационного моделирования.

Научная новизна. Все основные теоретические результаты диссертационной работы являются новыми научными фактами. Их новизна состоит в следующем:

1. Построены математические модели функционирования одно-поточных асинхронных ГАЛ с учетом надежности обрабатывающих и накопительных элементов с различными стратегиями работы ("только через накопитель" и "прямая передача") и получены замкнутые аналитические выражения для характеристик функционирования ГАЛ.

2. Построена математическая модель функционирования многопоточной асинхронной ГАЛ параллельно-последовательной структуры с учетом надежности всех элементов и получены замкнутые аналитические выражения для характеристик функционирования указанной ГАЛ.

3. Поставлена и решена задача определения интервала применимости МН для однопоточнон ГАЛ.

4. Решены оптимизационные задачи, связанные с обеспечением максимального коэфициента готовности, оптимального среднего времени восстановления системы для минимизации выпуска одного изделия, а также определения оптимального времени выпуска одного изделия для определения оптимального размера серии изделий.

Практическая ценность н реализация работы состоит в следующем.

1. На основе разработанных математических моделей получены замкнутые аналитические выражения показателей функционирования ГАЛ: для производительности, коэффициента готовности, средних времен восстановления и наработки на отказ, что позволяет использовать полученные теоретические результаты при проектировании и эксплуатации асинхронных АПС с различными стратегиями работы. Выражения обладают достаточной общностью и могут быть использованы при проектировании широкого класса АПС (систем обработки информации, средств связи и др).

2. Предложена табличная модель функционирования ГАЛ, решающая задачу снижения трудоемкости описания функционирования АПС на стадиях проектирования и эксплуатации.

3. Предложены методики решения следующих оптимизационных задач: обеспечение максимального коэфициента готовности при ограничениях на объемы МН, оптимального среднего времени восстановления системы для минимизации выпуска одного изделия при ограничениях на объемы МН, а также определения оптимального времени выпуска одного изделия для определения оптимального размера серии изделий.

4. Разработаны структура, принципы реализации и программные модули диалоговой программной системы, предназначенной для проектирования АПС и отдельно диалоговой программной системы оптимтацин (ДПСО) АПС. ДПС построена с учетом возможности сбора данных в условиях производства, необходимых для выполнения расчетов, и является открытой для включения в нее новых модулей.

Результаты работы внедрены на: Мелитопольском моторном заводе, ОАО "Оргтехавтоматизация" (г. Симферополь). Ряд теоретических положений использован в учебном процессе. Годовой экономический эффект, полученный при внедрении результатов диссертации, составил 64 тыс. грн.

На защиту выносятся следующие результаты:

1. Математические модели функционирования однопоточной асинхронной ГАЛ с учетом надежности всех элементов со стратегиями работы "только через накопитель" и "прямая передача".

2. Математическая модель функционирования многопоточной асинхронной ГАЛ параллельно-последовательной структуры с учетом надежности всех составляющх ее элементов.

3. Методики решения задач оптимизации асинхронных ГАЛ.

4. Методика оценки интервала применимости МН для однопоточной ГАЛ.

Апробация работы . Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на: научной конференции "Бизнес, туризм, наука", Севастополь, 1994; международной школе -семинаре "Проблемные вопросы автоматизации", Севастополь, 1995; международной конференции "Проблемные вопросы автоматизации", Севастополь, 1996, научной конференции "Автоматика-96", СевГТУ; международном семинаре "Автоматизация: проблемы, идеи, решения", Тула, 1996, У1-ой научной международной конференции "Прикладные проблемы жидкости и газа", Севастополь, 1997, семинарах департамен-

та высшей математики и департамента автоматизации технологических процессов и производств.

Публикации. По теме диссертацш! опубликовано 12 печатных работ, тезисы докладов на международных и республиканских конференциях.

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, содержащего 99 наименований, и' приложении. Основной текст диссертации занимает ¿20 стр- Работа содержит 29рис. и табл.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы и излагается перечень вопросов, исследованию которых посвящена диссертационная работа. Формулируется цель исследования.

Первая глава, являющаяся вводной, посвящена анализу структуры автоматизированного производства и методов его моделирования. Рассматриваются структура и элементы автоматизированного производства на примере сборочного производства. Приведен аналитический обзор исследований, посвященных расчету производительности и надежности асинхронных АПС. Производится выбор и обоснование класса моделей для расчета производительности АПС. Сформулированы цель и задачи исследования.

Во второй главе рассматриваются математические модели ГАЛ. В разделе 2.1 построена математическая модель функционирования двухфазной асинхронной ГАЛ со стратегией работы "только через накопитель". Порядок функционирования системы следующий: на вход со первого устройства д производительностью с, на каждом отрезке времени Дгпоступает //,(Д0 единиц продукции, столько, сколько оно можетобработать за это время при безотказной работе, т.е. А/,(АО=с,-А/. После обработки на первом устройстве продукция поступает на второе устройство Л,. = %-¿и. Время безотказной работы Свосстановле-

я

ння) устройства А,, i=l ,2 является случайной величиной (СВ) a;o,(cri") с функцией распределения (ФР) F,(0,(O(^,(1|('))I У ФР существуют плотности ¿""(О,/"'(О • Время безотказной работы (восстановления) накопителя в, является СВ ß J0' (ßi") с ФР G^CKG^C)). У ФР существуют плотностиgf°>0),g{"О). Предполагается, что СВ а1(0),а<1),^{0),/?1(" независимы, имеют конечные математические ожидания. Задел в накопителе 5, выражается в единицах времени, которое понадобится устройству ^ для полного освобождения накопителя; максимальная емкость накопителя равна А а о. Схема функционирования системы представлена в таблице 1. Система рассматривается при условии, что у первого устройства и накопителя быстрое восстановление, т.е. времена воссстановления erj1* зависят от малого положительного параметра £ таким образом, что

lim М а = 0 lim М ß l(l-') = 0 m

И , IW

в —» 0 с О

а у выходного устройства Аг времена безотказной работы и восстановления фиксированы.

Среднее стационарное время наработки на отказ рассматриваемой системы приближенно вычисляется по формуле:

Т+ (h) = (Ma^Mß\0)Ma\0))/ (Ма^Ша^ + (2)

-П ГА "t>-(О) -(0)

+ Mß\0>) + F\' {h)\F\ \x2)dx2\G i \x3)dx3).

h h

Стационарный коэффициент готовности системы имеет вид:

ЩИ) = (MafM^Ma^) / (Maf (MafMff +Ма(°)М$,) + (3)

+Ma{2)Mß\0)) + ¡Fi (x2)dxjGi {xJdx^FV \x,)dxx). h h h

В разделе 2.2. предлагается табличная модель функционирования асинхронных ГАЛ, наглядно демонстрирующая процесс работы системы (табл.1). Разработанная табличная модель функционирования ГАЛ с накопителями имеет целыо упрощение описания укачанных систем на стадии описания их функционирования и может быть применена для различных структур АПС.

Таблица 1

ТАБЛИЧНАЯ МОДЕЛЬ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМ С МН

Стратегия работы: только через накопитель

накопители накопитель 1

элементы работа отказ отключение

полный пустой 0<г<Ь холодное горяч

1 работа

отказ

отключение . А :•

2 отказ Т 1 \

работа ВЫДАЧА пр.

отключение пока не г * 0

Критерий работы системы: выдача продукции

В разделе 2.3. построена математическая модель функционирования двухфазной асинхронной ГАЛ со стратегией работы "прямая передача". При этой стратегии работы предполагается, что при отказе накопителя продукция передается от устройства л, к устройству 4,, минуя неисправный накопитель я,. В этом случае среднее стационарное время наработки на отказ приближенно вычисляется по формуле:

Т+ (И) = [Ма^'Ма^ (МД0) + МД1))] / (МД^ (Ма(20) + Ма^) + + М/3\0)Ма\0) + р^\ъ)]Ё^{х2)ах2]о\°\хг)ах3). ,4,

А А ^ '

Коэффициент готовности имеет вид:

Кг(И) = [Ма\0)Ма^(Мр\0} + М/3\п)]/[Ма[0)Ма{0)(М/3\]) +

А А И

+ Ма\0)Ма<?)М/}\0) + Мр\х\Ма\0) + Ма(20»)]. (

В таблице 2 представлены результаты расчетов двухфазной ГАЛ с рассмотренными стратегиям работы.

Таблица 2

СРАВНЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ СТРАТЕГИЙ РАБОТЫ ГАЛ

Мэ10=100 МЬ30=Ю0 Ма20=100 Ма31=1 Мэ11=1 Ма21=1.5 МаЮ=ЮОМЬЗО=ЮО Ма20=25 Ма31=1 Ма11=1 Ма21=4 Ма10=100 Ма31=4 Ма20=25 МЬ30=25 Ма11=1 Ма21=4 Ма10=40 Ма20=45 МЬ30=45 Ма31=1,3 Ма11=1 Ма21=1,3

М Кг Кг Кг Кг

Только ч/зМН Прямая передача Только ч/з МН Прямая передача Только ч/з МН Прямая передача Только ч13 МН Прямая передача

0 0.976 0,966 0,856 0,847 0,867 0.752 0.949 0,924

2 0,979 0,969 0,858 0,85 0,869 0,754 0,956 0,931

4 0,981 0,971 0,86 0,852 0,87 0,756 0,961 0,936

6 0,982 0,973 0,861 0,853 0,871 0,756 0.965 0,939

8 0,983 0,974 0,861 0,853 0,871 0.757 0,967 0,941

10 0.984 0.974 0,862 0,854 0,872 0,757 0,968 0,943

12 0,984 0.975 ' 0,862 0,854 0,872 0,757 0,969 0.944

14 0,985 0,975 0,862 0,854 0,872 0,757 0,97 0,944

Средние 0,982 0,972 0,86 0,852 0.871 0,756 0,963 0,938

Раэлич. стратег.,% 1% 1% 12% 3%

Сред, по всем наборам данных,% 4%

В разделах 2.4. и 2.5. представлены модели функционирования многокомпонентной однопоточной ГАЛ со стратегиями работы "только через накопитель" и "прямая передача". (Рнс.1 а),б)).

На схеме приняты следующие обозначения: Д, ¡=2«+1, 0,« -

обслуживающие устройства; В,, ¡=2т, т= 1,п -промежуточные накопители. Обозначим И- множество нечетных индексов, а М- множество четных индексов. ^"(а}'*) - времена безотказной работы

(восстановления) устройства^, /е7/, СВ с ФР ¿г,<0) (ОС^/'ЧО) ; у ФР существуют плотности /,т(г),/,т(/). /?((0)(/?,<п) - времена безот-

казной работы (восстановления) накопителя СВ с ФР

СГСХФ'ЧО). Предполагается, что СВ а)".«,™, р\"\р\1) независимы, имеют конечные математические ожидания; у ФР существуют

плотностия^Чо^'Ч'). МН имеют ограниченные емкости И,>0. Как и в разделе 2.1 (1) предполагается быстрое восстановление устройств и МН, кроме последнего МН, у которого времена работы и восстановления фиксированы.

А В А А В

2п-1 2п

А В

1 а »I—1 1 2л-1 гп и—| гп-и

6)

Рис. 1 Асинхронная ГАЛ со стратегиями работы:

а) " только через накопитель", 6) "прямая передача"

Среднее время безотказной работы системы для стратегии "только через накопитель" приближенновычисляется по формуле:

2л

*(п МаТ ПМ/?<0))/(1 ПМа™ ПМ#0) +

кеХ ¡Ш 1=1 кеМ ¡<М

Ш

(=1/=1 Ы 5=1 Ы, г «+1г1 (61

кя кш gФt*£^^ ^

¡4 "

+ П Ма[0) ПМ^)^«^ + Е 2? ПМа\0) П Щ[0) ■

1еА/ о *=1

>*1

—(1,«) 2л 2/1. «—(0) 2л+1 «>—(0)

<ъ •( 2А) п {х8)ск8 II 1^-1(^)^-1].

кШ геЫ ]Гл,

1С/.Г кш

Коэффициент готовности приближенно равен: KOM={UMaf UM^)KUMaf ГIMaf ■

t&J ¡Ш *eV геМ *=1,

. , * GW

• П + П"Ма™2П M.p¿0){ 14-. .

í€ М keN J=1

-fl £1 2л 2 л-1 i-1 1

+ J G(2„ Z П

о 1=1 /=1 Jfc = l, 5=1, (7)

Jfc gN seM

2n « —(0) 2n+l ®—(0л со—j

•П J G, /Fi I^í (0Л +

gsM^hc seM ZA*

C"/. f=". t-l

etM

2n » —(0) 2n+l (01 " — CU)

g=>+l, i гчЧ-2, ti

*cl/ ¿;t rcN Zv>

o/>l P-J.

plM

В разделе 2.6. рассматривается асинхронная система, состоящая из обслуживающих устройств и промежуточных накопителей, связи между которыми образуют конфигурацию параллельно - последовательной структуры (рис.2).

На схеме приняты следующие обозначения: Ау, 1=17»» j=l,2k-lf к=Тл /1оо " обслуживающие устройства; Б,у, \=\,т j=l,21, 1=1,п - промежуточные накопители. а^(а^) - времена безотказной работы (восстановления) устройств, СВ с ФР ^«(/^(г)); у ФР ^(г).^') существуют плотности /^"ЧО./^'ЧО.

Р^(Р^)- времена безотказной работы (восстановления) МН, СВ с ФР С^О)«?^)) .СВ а^.а^.р^.р^ независимы, имеют ко-

нечные мате матические ожидания; у ФР (О существуют

плотности g¡f)(t)(g¡J)(0)^

А В А А В

А В А А В А

21 22 ^ Ь ^Д? 2(2п-1) 2вп) | 00

А В А А В

ш1 та .I к тЗ т(2п-1) т(2п) . I |

Рис. 2 Асинхронная ГАЛ параллельно-последовательной структуры

Выражение дня коэффициента готовности ГАЛ параллельно-последовательной структуры следующее:

П Ма\р х

п Мат п

Ч/,у)бй 1, 1.

х П П Ц?* П Ма(°)х

(>У)еР1, {и)Ф) (а^)еР1 ('",У>з2

+Л/РЙ 2 I П^? Г^)^ (8)

к*}

+ Е 2 ПМ«!? П^р}? П ?40)(<У<*

2<^<;6-1 (*,г>=21,

П П к(о%< РЙ'У* /#(<)<"+

/*Ьзм22л. ЕЛ,/. Х4/

><Ай2л /ШсеЛГ .ДОш-МеЛ/ ¡<Лт-2№

+ Z Z ПМа«П^!? П Ы°)(/)/Гх

(i,j)eQ\{iJ)zP\\±küj-\ izsüj, (j,r)eßl, £AiJt

i*J s*i ji.ki.ln

x n f n Й?й<* I

м^э, 3, ъ ■

** Jdcün Jsltt <Q Jd-sn-UfFl J4a*-lJie0

В третьей главе рассматриваются задачи повышения эффективности функционирования асинхронных АПС.

В разделе 3.1. рассмотрена задача определения максимального коэффициента готовности ГАЛ при ограничениях на объемы МН. Требуется определить объемы МН ГАЛ, обеспечивающие максимальный стационарный коэффициент готовности, при ограничениях на суммарное число кассет (продукции) в линии и на предельно допустимый объем каждого МН.

В случае однопоточной ГАЛ формализованная постановка задачи имеет следующий вид:

(Л,,..,ЛЯ)-» шах Kr(hlt\..,h„), (9)

Z hj = h, hi min ^ >4 < hi max . ' = l>". • i = 1

где h - суммарный резерв времени в накопителях линии,

min A' max" предельно допустимые минимальное и максимальное значения резерва времени hf в i - ом накопителе. Результаты, полученные в главе 2, позволяют решать указанную задачу.

Пусть времена безотказной работы и восстановления устройств имеют экспоненциальное распределение, т.е.

Gf\t) = 1 - Г*? Gy\t) = 1 - j=H2.

Для трехфазной системы точка максимума исходной функции:

АГ = 1пГс4 1 + а 2 )]/(« , + « , + ) , (10)

где с0 = 1 + Яз /МЗ + а2 102, сЪ = а\1Р\,с\ = Л\1ц\,

с4 = р\ + Л2 + Я3 + аз,с2 = /Л + + .сб = сЗ • е"с4Л,

с5 = с 1 Ь|,Ьг-емкость МН.

В разделе 3.2. рассмотрена задача определения оптимального сред-, него времени восстановления системы для минимизации времени изготовления одного изделия при ограничениях на размер серии и емкости МН.

Необходимо определить оптимальное среднее время восстановления системы для минимизации среднего времени изготовления одного изделия при ограничениях на размер серии изделий и определить оптимальные объемы МН для данного случая

Он,И2) ^¿тт * Ч * • Л2>0- 0»>'

Раздел 3.3. содержит постановку и решение обратной задачи: определить размер серии обрабатываемых изделий для минимизации среднего времени изготовления одного изделия при ограничениях на среднее время восстановления системы.

В разделе 3.4. решена задача оценки области применимости МН для однопоточной ГАЛ. Постановка задачи следующая: оценить интервал значений параметров двухфазной ГАЛ, на котором применение МН эффективно. Расчитанные коэффициенты прменимости МН образуют семейство кривых изображено на рис.3. Кривые, лежащие выше оси ОХ, - находятся в области применимости МН и коэффициент применимости для них положителен. Что касается эффективности применения МН, то стабильный эффект достигается при числе мест в МН п=5,7, 10.

Оценка применимости накопителя для однолоточной ГАЛО _

—»-Ма30=10

0.3

0.2 0.1

В -*-Ма30*15

—О—Ма30=12

—л—Ма30=13

-w-МаЗОИб

—•—МаЭ0=20

—I—МаЭ0*23

Ма30=24

№30*25

Рис. 3. Оценка прменимостн накопителей

Для решения задачи использовались методы прямого поиска и нелинейного программирования, реализованные в пакетах Mathcad, Mathcad 6.0 PLUS, EUREKA, Matlilab. 400, Matliem 220.

В чстпсртоГ» главе рассматриваются вопросы экспериментальных исследований и имитационного моделирования АПС.

Проведено сравнение теоретических исследований с результатами, полученными другими методами. Проанализированы характеристики функционирования ГАС при различных законах распределения параметров. Исследованы свойства моделей, экспериментально найдена дисперсия коэффициента готовности при различных законах распределения СВ - средних времен работы и восстановления устройств.

На основе экспериментальных данных, собранных в производственных условиях на комплексной автоматизированной линии по разливу жидкого продукта проведено сравнение теоретических и экспериментальных результатов, подтвердившее адекватность математической модели АПС (таблица 4.1).

Рассматриваются вопросы имитационного моделирования ГАЛ на языке GPSS, анализируются результаты моделирования. Результаты сравнения аналитического и имитационного моделирования для различных стратегий работы АПС подтверждают адекватность постро-

енных математических моделей - погрешность расчетов составила не более 3%. Представлена структура ДПС, обеспечивающей автоматизацию проектирования АПС.

В заключении сформулированы основные результаты, полученные в работе.

В приложениях представлены программы и результаты имитационного моделирования,-сравнение результатов аналитического и имитационного моделирования, акты внедрения результатов работы.

Таблица 4.1.

N Еид оборудования АЛРЖП Эксперимсптал ьные значения оборудования АЛРЖП Показатели Расчетные работы по модели . АЛРЖП Фактические

Время об. 1 ни. г,час Кг (мод) Плин, штЛас (мод) Кг(э) Пяии, штЛас (э)

ГК1 >.000167

Н2

ГК2 3.000167

НЗ

ТКЗ 3.0000154 0.921 2303.79 0.924 2303.6$

Н4

ТК4 3.000417

3 Н5

9 ГК5 3.000167

10 Н6

и ГКб 3.000167

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Общим итогом работы является совершенствование метода математического моделирования асинхронных АПС с учетом надежности обрабатывающих и накопительных элементов.

Разработаны модели и получены аналитические выражения для расчета характеристик функционирования указанных систем.

Результаты работы состоят в следующем:

1. Осуществлена формализация постановки задачи математического описания функционирования ГАЛ.

2. Построены математические модели функционирования одно-поточной ГАЛ с МН с учетом ее надежности, различными стратегиями работы и найдены ее характеристики функционирования.

3. Разработана математическая модель функционирования многопоточной ГАЛ параллельно-последовательной структуры с МН с учетом надежности.

4. На базе разработанных моделей с учетом выбранных критериев решен ряд задач параметрической и структурной оптимизации автоматизированных АПС.

5. Для проверки теоретических положений работы, используя данные пассивного эксперимента в производственных условиях, проведено сравнение теоретических и экспериментальных результатов - погрешность расчетов не более 3%.

6. Проведены исследования свойств моделей: найдены средние и дисперсии для выходных характеристик на различных законах распре-делння СВ - средних времен работы и восстановления устройств системы.

7. Проведено сравнение теоретических исследований с результатами исследований, полученными другими методами. Используемый в данной работе метод дает более точные результаты, что подтверждено имитационным моделированием.

8. Проведено имитационное моделирование ГАЛ, подтвердившее адекватность теоретических результатов, погрешность расчетов - 4%.

9. На базе построенных моделей разработана структура ДПС, обеспечивающей автоматизацию проектирования автоматизированных асинхронныхъ АПС, а также структура диалоговой программной системы оптимизации (ДПСО) АПС.

2о

Полученные аналитические выражения для комплексных характеристик функционирования АПС обладают достаточной общностью и могут быть эффективно использованы при проектировании и модификации систем данного класса.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНЫ В ПУБЛИКАЦИЯХ:

1. Обжерин Ю.Е., Копп В.Я., Доронина Ю.В. Двухфазная произ- , водственная система с накопителем // Оптимизация производственных процессов. Научно - тех. сборник. Вып. 3. - Севастополь: Alliance Française, 1995 - С. 14 -17.

2. Доронина Ю.В., Копп BJL, Обжерин Ю.Е., Мащенко Е.Н. Метод расчета производительности синхронных автоматизированных линий // Информатизация и новые технологии.-N 1.-1996. - С. 19-21.

3. Доронина Ю.В., Копп В.Я., Обжерин Ю.Е., Мащенко Е.Н. Расчет параметров автоматизированных производственных синхронных систем. В кн. Оптимизация производственных процессов.- Севастополь, Alliance Française, - 1996.- Вып. 4.-С.9-15.

4. Копп В Л., Обжерин Ю.Е., Мащенко Е.Н., Гапоненко Ю.В. (Доронина) Влияние блокировок на производительность автоматизированных производственных синхронных систем. В кн. Вестннк СевГТУ, Севастополь: Издательство СевГТУ, 1995.- N 1. Сер. Моделирование н эксперимент в инженерных задачах,- С. 54-58.

5. Обжерин Ю.Е., Копп В.Я., Доронина Ю.В. Оценка надежности двухфазной системы с накопителем // Оптимизация производственных процессов. Научно - техн. сборник. Вып.З.- Севастополь: Alliance Française, 1995. - С. 14 -17.

6. Доронина Ю.В., Копп В .Я., Обжерин Ю.Е. Интегральная оценка надежности системы- с накопителем.- // Сб. науч. тр./ Севастополь, гос.техн. ун-т.- 1997 г.- Вып. 7.- С. 51-59.

7. Доронина Ю.В., Копп В.Я., Обжерин Ю.Е. Сравнительный анализ различных стратегий работы однопоточной системы с промежуточными накопителями на основе аналитической и имитационной моделей,- // Сб. науч. тр7 Севастополь, гос.техн. ун-т.- 1997 г.- Вып. 7.- С. 103-108.

8. Обжерин Ю.Е., Копп В-Я., Доронина IO.B. Расчет параметров двухфазной производственной системы с накопителем. В кн. Оптимизация производственных процессов.- Севастополь, Alliance Française, -1996,- Вып. 4.

9. JlirmiHOBa J1.A., Гапоненко Ю.В. (Доронина) Оценка надежности характеристик микропроцессорных систем на основе аналити-ко-имитационной модели И Сб. Научные труды факультета естеств. наук.- Вып. 1.- Севастополь, 1993.- С. 87-91.

10. Доронина Ю.В., Выпряжкина И.В. Использование временного резервирования для повышения надежности газопроводов // Материалы VI Международной научно-технической конференции "Прикладные проблемы механики жидкости и газа" .- Севастополь.: СевГТУ, 1997.- С. 96-97.

11. Доронина Ю.В. Применение алгоритмов фазового укрупнения для анализа сборочных систем с учетом надежности накопителей.// Автоматизация: проблемы, идеи, решения. Международный семинар. Сборник кратких содержаний докладов.- Тула, 1996.- С. 54-55.

12. Доронина Ю.В. Анализ автоматизированных систем с учетом надежности накопителей.// 3-я украшська конференщя з автоматичного керування "Автоматшса-96".- Праць- Том 1.- СевГТУ, 1996.- С. 164-165.

Доронша Ю.В. АналЬ продуктивное^ та надшносп автомаппо-ваних асинхронних систем методом фазового укрупнения.

Дисертащя на здобутгя наукового ступеня кандидата техшчних наук по спешалъносп 05.13.07 - автоматизащя технолопчннх процесав. Севастопольськнй Державннй техшчний ушверсггет. Севастополь, 1997.

Захищаеться рукодис на баз! 12 po6iT, що м1стять результати до-слщжень проблемн продуктивное^ та надшносп асинхронних автома-тнзованих внробничих систем. За основу математнчного модсгаовання взято апарат теори натвмарковських npoueciB з загальним фазовнм npocTipoM. Для BiipimeHHH проблемн po3MipnocTi моделей внкористову-ються алгоритми фазового укрупнения. Побудовано модел1 та знайдено характеристики продуктивност! та надшносп багатокомпонентшх асинхрошх систем.

Doronina Yu.V. Analysis of automatic asynchronic systems productivity and reliability of the method of phase merging.

Candidat of techical science thesis, speciality 05.13.07- the automation of techological processes. Sevastopol State Technical University, Sevastopol, 1997.

The manuscript based on the 12 articles is defended. It contains the results of the investigations of the problem of asyncronic automatic industrial systems productivity and reliability. Theory chain of scmi-markovian prosesses with general phase spase is used as the basis of mathematical modeling of this class. Algorithms of phase merging are used for solving the problem of the dimensions of models. Models are built and characteristics of productivity and reliability of manycomponent synchronic system are found.

Ключеш слова: автоматнзована асинхронна система, пром1'жннн нагромаджувач, нашвмарковський процес.