автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Автоматизация технологических процессов производства работ на протяженных объектах

На правах рукописи

РАНДЖИТ КРИШНА ПРАСАД

АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ НА ПРОТЯЖЕННЫХ ОБЪЕКТАХ

Специальность 05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

¿ИОКТ2012

Москва - 2012

005052396

Работа выполнена на кафедре «Автоматизированные системы управления» в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московском автомобильно-дорожном государственном техническом университете (МАДИ).

Научный руководитель Поспелов Павел Иванович

Заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, первый проректор, МАДИ, заведующий кафедрой «Изыскание и проектирование дорог»

Официальные оппоненты Суворов Дмитрий Наумович

доктор технических наук, профессор, МАДИ, профессор кафедры «Автоматизация производственных процессов» Минцаев Магомед Шавалович доктор техн. наук, доцент, проректор по научной работе и инновациям Грозненского государственного нефтяного технического университета им. акад. М.Д.

Миллионщикова, г.Грозный

Ведущая организация: Научно-исследовательский институт материалов, конструкций и новых технологий (НИИ МК и НТ), г. Москва.

Защита состоится 18 октября 2012г. в Ю00 часов на заседании диссертационного совета Д.212.126.05 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)» по адресу:

125319, г. Москва, Ленинградский пр., д.64. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАДИ. Автореферат разослан 17 сентября 2012г.

Отзыв на автореферат в одном экземпляре, заверенный печатью, просим направлять в адрес совета МАДИ.

Ученый секретарь

диссертационного совета, }

кандидат технических наук, доцент Михайлова Н.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Качественный уровень планирования и управления производственными работами при создании протяженных объектов, определяется в первую очередь эффективностью управления технологическими процессами и производствами, концентрацией и технологической специализацией проектных и производственных организаций, организационной и технологической подготовкой промышленного производства, оперативно-диспетчерским управлением транспортировкой необходимых грузов и ходом производства работ на протяженных объектах (ПрОб).

Высокий уровень автоматизации указанных мероприятий способствует интенсификации производства работ, снижению затрат на предпроектные исследования, проектирование сложных объектов, их монтаж, обеспечивая значительный экономический эффект.

Создание методов и средств автоматизации технологических процессов организации и управления производственными работами в виде взаимосвязанного комплекса задач проектирования создаваемых объектов, перспективного (стратегического) планирования потребности, отгрузки, транспортировки и использования на объектах материалов и комплектующих изделий является актуальной задачей.

Технологический процесс производства протяженных объектов является комплексным процессом, в который помимо собственно производственных подпроцессов, непосредственно связанных с возведением и оборудованием таких объектов, входит и подпроцесс планирования и обеспечения производства работ (ОПР). Особое значение этой системы обусловлено тем, что от результатов её работы зависят и качество созидаемого объекта, и эффективность технологического процесса создания протяженных объектов в целом, включая его ритмичность, а, следовательно, и выполнение установленных сроков (как правило, весьма сжатых).

Если процессы предпроектных исследований и собственно проектирования протяженного объекта и планирования потребностей производства работ представить как процессы принятия решений, проблема принятия решения для построения всей организационно-технологической системы подразделяется на ряд частных проблем принятия решений по оценке эффективности операций, в которых система управления обеспечением производства работ ПрОб используется в качестве ресурса. Такими операциями являются этапы технологического процесса обеспечения создания непосредственно протяженного объекта.

Указанные обстоятельства предопределяют актуальность настоящей диссертационной работы.

Цель и основные задачи исследования

Целью настоящего исследования является разработка системы автоматизации и управления единым технологическим процессом обеспечения производства работ на ПрОб, позволяющей учесть взаимосвязь основных механизмов обеспечения производства работ на протяженных объектах.

Для достижения поставленной цели исследования необходимо решение следующих задач:

• разработка моделей и методов эффективного функционирования системы автоматизации и управления технологическим процессом обеспечения производства работ ПрОб;

• разработка методики автоматизированного выбора параметров протяженного объекта, обеспечивающей исходной информацией весь технологический процесс производства ПрОб;

• разработка архитектуры и функциональной модели интегрированной системы управления данными для протяженных объектов;

• разработка моделей и методов комплексной автоматизации технологических процессов поставки, транспортировки и использования материалов и изделий при создании объектов;

• разработка адаптивного программного комплекса для реализации интегрированной системы управления данными.

Объект исследования

В качестве конечного объекта исследования рассматривается система комплексной автоматизации и управления единым технологическим процессом организации производства работ на протяженных объектах. В технологическом процессе обеспечения производства работ на протяженных объектах, как одного из основных звеньев единого технологического процесса создания ПрОб, производителями и поставщиками необходимых материалов, изделий и конструкций выступают различные промышленные предприятия, а потребителями - организации, выполняющие производство работ на протяженных объектах с использованием продукции таких предприятий.

Методы исследования

В качестве теоретической основы для создания системы в условиях реального функционирования, многочисленных неопределенных факторов и неодинаковой степени информированности органов управления разных уровней для разработки формализованных моделей исследуемых процессов, использовалась общая теория иерархических многоуровневых систем, теория возможностей и классический теоретико-множественный аппарат. Для решения поставленных в диссертационной работе задач используются современные информационные технологии систем управления данными о предприятии, методы системного анализа. Экспериментальные исследования и практическая апробация проводились в реальных производственных условиях с применением разработанных методик.

Научную новизну диссертации составляют разработанные методика, модели и методы оптимизации параметров функциональных подсистем информационной поддержки, входящих в систему автоматизации технологических процессов производства работ на протяженных объектах.

На защиту выносятся:

• методика автоматизированного синтеза параметров протяженного объекта, обеспечивающей исходной информацией весь технологический процесс производства работ;

• модели и методы координации функциональных подсистем (ФПС), используемые при создании системы автоматизации и управления обеспечением производства работ на ПрОб;

• модели и методы оптимизации параметров функциональных подсистем, входящих в систему автоматизации технологических процессов производства работ на протяженных объектах.

• методика внедрения систем управления данными об изделии (УДИ) на предприятиях, обеспечивающих производство работ на ПрОб, что позволяет существенно улучшить эффективность потока работ на протяжении всего жизненного цикла ПрОб.

Достоверность научных положений, рекомендаций и выводов

Обоснованность научных положений, рекомендаций и выводов, изложенных в работе, обеспечивается современными математическими методами, корректно используемыми в работе при анализе и оптимизации разрабатываемых алгоритмов и систем управления, проверкой согласованности результатов, эквивалентных по формализации аналитических и имитационных моделей. Достоверность положений и выводов диссертации подтверждена положительными результатами практического внедрения разработок в ряде организаций.

Практическая ценность и реализация результатов работы

Научные результаты, полученные в диссертации, доведены до практического использования в проектных и производственных организациях.

Разработанные методы, алгоритмы и реализующие их программные средства могут быть использованы при решении задач комплексной автоматизации процессов обеспечения материалами и комплектующими изделиями, как на этапе технической подготовки, так и в ходе производства работ на протяженных объектах.

Программная система построена по открытому принципу, что позволяет наращивать её функциональные возможности по мере разработки новых методов и моделей автоматизации и управления.

Апробация работы

Содержание отдельных разделов и диссертации в целом было доложено и получило одобрение:

- на отраслевых, республиканских и межрегиональных научно-технических конференциях, симпозиумах и семинарах (2006-2012 гг.),

- на научно-методических конференциях МАДИ,

- на заседании кафедры АСУ МАДИ.

По результатам исследований опубликовано 7 печатных работ.

2. СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Во введении представлен обзор исследований, относящихся к теме диссертации. Обосновывается актуальность решаемых проблем, цели и задачи исследований. В качестве объекта исследования рассматривается система комплексной автоматизации и управления единым технологическим процессом производства работ на протяженных объектах. Определяется логическая структура работы и краткое содержание разделов диссертации.

В первой главе диссертации предлагается представить систему автоматизации и управления технологическим процессом обеспечения производства работ на ПрОб в виде двухуровневой иерархической системы-координатора. Рассматриваются модели системы обеспечения производства работ на ПрОб, необходимые для построения координирующего элемента верхнего уровня, управляющих элементов нижнего уровня, а также процедуры координации.

При проектировании системы управления ОПР ПрОб должна быть достигнута ее способность осуществлять четкое согласование и координацию происходящих во время ее функционирования процессов: формирование и исполнение заказов и регулирование отправки грузов поставщиком, рациональная маршрутизация грузовых транспортных средств, доставка грузов на ПрОб и распределение их по участкам. Такая координация должна проводиться в направлении достижения наибольшей эффективности технологического процесса на ПрОб. В данном случае под эффективностью системы обеспечения производства работ на ПрОб может пониматься наиболее точное выполнение календарного план-графика производства работ при минимальных потерях производственных материалов и др.

Принцип координации и задачи управляющих элементов должны быть выбраны таким образом, чтобы принцип координации был применим, а система автоматизации СУ ОПР ПрОб являлась координируемой на основе выбранного принципа. Тогда управляющие сигналы теМ, полученные как решение задач {□'.¡еМфпс}1 в то же время обеспечивают решение глобальной задачи О, стоящей перед вышестоящим координирующим элементом, заключающейся, как отмечалось выше, в выборе управляющего сигнала теМ, максимизирующего эффективность 0т системы в целом. То есть:

Пусть задачи {□'.¡еМфпс} управляющих элементов нижнего уровня координатора заключаются в выборе такого управляющего сигнала т'еМ', который обеспечивает достижение максимальной эффективности каждой подсистемы, то есть

(т е М)(0х(хДт))= тах01(х,О,т)=> Р(т,0)

м

(1)

|(т' е М')(0^(х^О',т'))=тах0'(х',П',т')^р(т',О')| ,

т' е

- межуровневый конфликт, когда достижение максимальной эффективности какой-нибудь подсистемы препятствует достижению максимума эффективности СУ ОПР ПрОб в целом;

- внутриуровневый конфликт, когда увеличение эффективности одной функциональной подсистемы мешает достижению максимума эффективности другой подсистемы СУ ОПР ПрОб.

Показано, что существует однозначная функциональная зависимость, которая для каждого координирующего сигнала £ е И связывает эффективность системы обеспечения строительства ПрОб для любого управляющего сигнала теМ,ЗР(т,0(^)) с фактической эффективностью ее функциональных подсистем.

Выполненный анализ двухуровневой системы автоматизации ОПР ПрОб позволил формализовать задачи вышестоящего (координирующего) элемента и нижестоящих (управляющих) элементов, как задачи прогноза состояния и максимизации эффективности функциональных подсистем СУ ОПР ПрОб, соответственно. Он также позволяет установить вид общесистемной процедуры синтеза параметров СУ ОПР ПрОб, обеспечивающий выбор недоминируемого решения при фиксированных ресурсных ограничениях. Анализ функционирования СУ ОПР ПрОб показывает, что начальным и, по сути, одним из ключевых этапов работы СУ ОПР ПрОб является этап заключения договоров с различными поставщиками на поставку грузов, необходимых для обеспечения технологического процесса ОПР ПрОб.

Выбор поставщиков осуществляется на основании результатов синтеза параметров ПрОб с учетом возможностей каждого поставщика, как по номенклатуре, так и по объемам и срокам поставок необходимых для ПрОб грузов. В данном случае выбранные поставщики становятся элементами ФПС регулирования грузопотоков СУ ОПР ПрОб.

Анализ двухуровневой системы координации СУ ОПР ПрОб показал, что задача координатора заключается в данном случае в прогнозировании состояния координируемого блока - ФПС

регулирования потоков грузов. Получение такого прогноза обеспечивается с помощью предлагаемой в диссертационной работе и рассматриваемой в настоящем разделе энтропийной модели процесса распределения потоков грузов в системе обеспечения ОПР ПрОб. Прогноз состояния указанной ФПС СУ ОПР ПрОб позволит обеспечить более эффективную её работу, а следовательно и более рациональную организацию поставок последующих грузов.

Основная идея предлагаемого подхода заключается во введении двух уровней описания СУ ОПР ПрОб. Известно, что в процессе функционирования СУ ОПР ПрОб происходит заключение договоров на поставку необходимых грузов с соответствующими поставщиками с указанием объема и объекта поставки. Тогда уровень микроописания системы заключается в определении того, какая заявка и каким поставщиком ФПС СУ ОПР ПрОб должна быть обслужена. Уровень макроописания системы соответствует описанию реализованного распределения О = {я(хв,уэ),хв еХв,уэ е Уэ}, то есть того, с какой вероятностью требуемый груз хв-го поставщика (хв е Хв, Хв - множество предприятий-поставщиков материалов, изделий, конструкций, механизмов, а также бригад строительных рабочих необходимых специальностей) будет отгружен и доставлен на уэ - й элемент ПрОб (уэ е Уэ, Уэ - множество элементов ПрОб). Таким образом, множество микросостояний приводит к одному распределению или макросостоянию. Учет заказов на поставку грузов от поставщиков и ограниченность ресурса СУ ОПР ПрОб, приводящая к необходимости учета распределения грузов по элементам функциональной подсистемы, определяет множество макросостояний "груз-элемент" и приводит к выделению макросостояния более высокого уровня.

Во второй главе диссертации в целях обеспечения наиболее рационального использования подвижного состава для транспортировки грузов на протяженные объекты и сокращения транспортных затрат рассмотрены метода и алгоритмы определения рациональных маршрутов доставки грузов.

Транспортная сеть представляет собой систему дорог (улиц города), которые пригодны по качеству дорожного покрытия, ширине проезжей части и открыты для движения грузового автомобильного транспорта. Транспортная сеть состоит из отдельных элементов. Вершины представляют собой точки на карте города или местности (перекрёстки, площади, крупные грузообразующие или грузопоглощающие пункты), наиболее важные для определения расстояний или маршрутов движения автомобилей. Каждой вершине присваивается порядковый номер или другое условное обозначение. Две соседние вершины (два соседних пункта) можно соединить линией, по которой осуществляется доставка грузов между этими вершинами с указанием расстояния между ними. Эти линии называются дугами сети. Совокупность всех вершин и дуг называется сетью. Транспортная сеть считается заданной, если определены вершины, дуги и их длина.

Определение кратчайших маршрутов между пунктами транспортной сети является важной практической задачей организации транспортировки материалов и изделий (т.е. грузов) на объекты производства работ, так как даёт возможность снизить транспортные издержки на перевозку грузов за счёт минимизации общего пробега подвижного состава и сокращения времени доставки грузов, а также обеспечить своевременную доставку необходимых грузов на ПрОб.

Транспортирование груза от места его производства до места потребления (т.е. от поставщика к ПрОб) можно рассматривать как движение материального потока, протекающего в пространственно-временной системе координат. Транспортный поток характеризуется такими параметрами как плотность, интенсивность и время перемещения.

Транспортная сеть может быть представлена в виде графа Г=Г(у, и), где V - множество вершин, каждой из которых отвечает точка ветвления маршрута (перекрёсток) и и - множество дуг,

соответствующих участкам магистрали, соединяющих точки ветвления маршрута. Данный граф является орграфом, он размечен и нагружен. В диссертации рассмотрены следующие задачи оптимизации. Задача о выборе маршрута. Найти маршрут М из вершины V' в вершину V" М = {V' = V-,, ... , = V"}

такой,что Р(М) = I хцг(и)+ £уу8(у) гтнп при ограничениях О .

1иеи УеУ )

Задача о нахождении потока.

Найти поток О такой, что С(0)= £гиМи)+ ->тах, где

1ие11 м&У )

Г1,если дополнительный поток использует дугу и, 2и [0, в противном случае.

Г1,если дополнительный поток использует вершину V, ^ ~[0, в противном случае.

при ограничениях О.

Исследована задача распределения потоков грузов (РП), в которой считается, что пропускные способности маршрутов доставки грузов заданы, а потоки грузов нужно определить так, чтобы минимизировать среднее время нахождения автомобиля с грузом на маршруте. В качестве исходного выражения для характеристики Т используется выражение, представляющее среднюю задержку грузопотока, проходящего по маршрутам сети

Т = I

55 А|

1

1 У К\_

(3)

Движение потока автомобилей является весьма сложным процессом. Это объясняется большим числом факторов, влияющих на. характер движения автомобилей. К таким факторам относятся: дорожные условия, интенсивность и состав движения, психофизиологические особенности водителей, состояние автомобилей, наличие средств регулирования движения.

Совместное влияние всех этих факторов, которое непрерывно изменяется во времени и по маршруту, существенно затрудняет понимание закономерностей движения потока автомобилей и управление им. В этих условиях основным средством изучения процесса движения потоков автомобилей, является использование методов имитационного моделирования.

Наиболее необходимыми и часто применяемыми показателями транспортного потока являются интенсивность транспортного потока, его состав по типам транспортных средств, плотность потока, скорость движения, задержки движения.

Изменение распределения интервалов между автомобилями на городских дорогах зависит главным образом от двух факторов -расстояния между светофорами и состава потока. По своему характеру распределение интервалов очень близко к распределению Пуассона, но имеются отклонения и тем больше, чем ближе расположены светофоры.

Помимо распределения интервалов между автомобилями при решении вопросов, связанных с организацией движения, необходимо знать динамику образования очередей. Так, например, при расчете светофорного цикла важное значение имеет длина очереди и частота появления в очереди максимального количества автомобилей.

Для городских магистралей вероятность прибытия определенного числа автомобилей к какому-либо поперечнику за период времени можно определить по формуле:

где: Р| - вероятность прибытия \ автомобилей, А, В, С, Р1, р2, Рз -параметры распределения интервалов между автомобилями, N -часовая интенсивность движения по полосе, авт/ч, I - период времени, в течение которого ожидается прибытие автомобилей.

Ф 2*1

+ С е-Рз*

(М>

(4)

Л--У—1

3600

Задержка транспортного средства на пути от пункта отправления к месту производства работ состоит из времени, затраченного на проезд по улицам города и времени, затраченного на преодоление перекрестков.

В результате моделирования были получены графики зависимости длины очереди от интенсивности при различном количестве грузовых автомобилей в общем транспортном потоке.

Graph3.STG: Line Plot

Une Ploi(queue1.sta 10v*10c)

100 200 300 400 500 S00 700 800 900 1000

L0RRY40W LORRY20%

Рис. 1. Зависимость длины очереди от интенсивности автотранспортного потока (при различных долях грузовых автомобилей)

Для оценки вероятности доставки грузов к месту назначения за заданный период времени произведено моделирование процесса доставки груза.

В результате моделирования были получены следующие результаты.

Рис. 2. При количестве пробегов автомобиля по участку дороги N=2108

Рис. 3. При количестве пробегов автомобиля по участку дороги N=3236

Л,

V,

/ 'Vj.il

Рис. 4. При количестве пробегов автомобиля по участку дороги N=8298

Моделирование позволяет оценить вероятность возникновения затора на рассмотренном участке (0,002), а также вероятность отсутствия затора на участке (0,998).

Каждую из вероятностей преодоления участка маршрута доставки груза в нормативное время, следует рассматривать при

условии отсутствия затора. Таким образом, с учетом возникновения затора окончательная формула принимает вид:

I 1тк

Ошибка в вычислении вероятности определена по следующей формуле:

Итак, вероятность преодоления маршрута доставки груза за нормативное время определена с достаточно большой степенью точности.

В третьей главе рассматриваются современные системы обеспечения необходимого уровня качества (менеджмента качества) протяженных объектов (ПрОб). Рассмотренные методы обеспечивают стратегическую цель и планирование, концентрацию усилий на наиболее существенном, уменьшение "холостых усилий", улучшение реализации целей предприятий, а также улучшение информационных потоков, снижение проблем в коммуникации, концентрацию информации, повышение наглядности административных процессов, совершенствование общего менеджмента.

В достижении качества весьма эффективен переход от контроля к обеспечению. Наилучшие достижения в этой области реализуются в "высоких технологиях", где измерения и контроль проводятся на начальных и основных этапах производства, что создает - обеспечивает качество. Развитие этого подхода резко снижает брак и на приемочный (выходной) контроль остается как функция не отбраковки, а подтверждения качества. Именно эта методология наиболее эффективна для дорожного хозяйства.

Переход от контроля качества к его обеспечению возможен на основе комплексного анализа качества в дорожном хозяйстве, выделения ключевых направлений деятельности, приоритетов и

Р(А) = 0.998"- Р -

г г

I р*(1_р*)

I N

, стр. = 0.000995.

планирования целевых мероприятий, в том числе, обеспечение информационной поддержки систем менеджмента качества с применением систем управления данными об изделии (СУДИ), или PDM - систем.

Такой подход позволит существенно повысить прозрачность механизма деятельности дорожного хозяйства, оценить его эффективность на основе показателей, связанных с транспортно-эксплуатационным состоянием сети автомобильных дорог. Внедрение в дорожном хозяйстве современных методологий качества становится приоритетной задачей.

В производственной деятельности повышение эффективности реально достижимо за счет внедрения систем информационной поддержки менеджмента качества (СМК), интеграции СМК с общим менеджментом и администрированием, развитием компьютерных сетей. Концепция также предполагает внедрение наряду с СМК на основе международных стандартов ИСО серии 9000 современных эффективных методологий всеобщего управления на основе качества (ТОМ).

Информационная модель протяженного объекта - это набор данных, которые используются на всех этапах его жизненного цикла (ЖЦ).

Актуальность и достоверность информации достигается за счет того, что любое изменение становится доступным всем участникам ЖЦ. Непротиворечивость информации достигается путем использования "правильной" модели данных, не допускающей использования некорректных данных.

Для интеграции информационных процессов и создания интегрированных информационных систем (ИИС), используемых на различных этапах ЖЦ объектов, была разработана идеология информационной поддержки, реализованная позже в виде ИПИ-технологии или, так называемой, CALS-технологии (Continuous Acquisition and Life cycle Support - непрерывная информационная поддержка ЖЦ изделия, иначе - ИПИ).

Отличительная черта технологий ИПИ - ни одну из этих областей нельзя рассматривать в отрыве от других. Только при совместном их использовании будут реализованы основные принципы технологий ИПИ и достигнуты желаемые результаты от их внедрения.

Для реализации технологии управления данными об изделии (УДИ или РОМ) существуют специализированные программные средства, называемые системами УДИ, или РОМ-системами (системы управления данными об изделии). Они представляют собой новое поколение компьютерных средств управления всеми связанными с изделием данными и информационными процессами ЖЦ. В отличие от АСУП, контролирующей информацию о ресурсах предприятия, РОМ - системы направлены именно на управление информацией о продукте. РОМ - системы иначе называют системами управления проектом. И действительно, РОМ - система фактически предназначена для работы над проектом по разработке, производству и сопровождению наукоемкого промышленного изделия, в том числе, автодорожных объектов.

Таким образом, можно выделить два направления интеграции: вертикальное и горизонтальное.

Рис.5. УДИ-система как средство интеграции

Вертикальная интеграция затрагивает УДИ и прикладные системы. Ее суть состоит в том, что данные об изделии, созданные прикладными системами, передаются на хранение в УДИ-систему, а при необходимости их обработки или изменения - обратно, после чего вновь должны быть возвращены в УДИ. При этом она контролирует целостность, полноту и актуальность данных.

Горизонтальная интеграция объединяет УДИ-системы и АСУП. Ее задача - создание и поддержание полной информационной модели предприятия, включающей данные, как о его продукте, так и о ресурсах. Одним из основных преимуществ такой модели является исключение повторного ввода данных при переходе изделия с этапа разработки (контролируется в основном УДИ-системой) на этап производства (контролируется АСУП при поддержке УДИ-системы, в которой ведется база данных ЖЦ).

В четвертой главе была решена задача разработки технологии подготовки и представления данных о протяженном объекте в электронном виде, а именно эксплутационной технической документации в виде интерактивного электронного технического руководства по автодорожным мостам.

В процессе выполнения были пройдены все этапы комплекса разработки ИЭТР класса 3 (структурированные документы) в соответствии со стандартами.

Автодорожный мост является сложным техническим изделием, состоящим из множества компонентов, которые могут изготавливаться на месте или же на полигонах. Рассмотрены важнейшие элементы железобетонного моста: опоры, опорные части и деформационные швы. Отдельное внимание следует уделить процедурам обслуживания мостов.

Структура интегрированных электронных технических руководств - ИЭТР (определение типа документа - DTD) представляет собой дерево, ветви которого соответствуют простым или составным модулям данных, хранящимся в общей базе данных (CSDB). На рисунке представлена структура ИЭТР, состоящая из необходимых для задачи модулей данных.

В заключении представлены основные результаты работы. В Приложении приведены копии актов о внедрении результатов диссертационной работы в различных организациях.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 7 печатных работ.

Основные выводы и результаты работы

1.На основании проведенной декомпозиции ОПР ПрОб разработана последовательная процедура координации, обеспечивающая получение решения задачи согласованного управления элементами технологического процесса обеспечения производства работ на ПрОб, что позволяет достичь его максимальной эффективности с точки зрения своевременного выполнения календарного план-графика производства работ на ПрОб при минимальных материальных потерях.

2. Разработана модель оптимизации параметров функциональной подсистемы ОПР ПрОб, позволяющая формализовать и решить задачу, стоящую перед элементами нижнего уровня системы координации ФПС ОПР ПрОб. Получено аналитическое выражение для оценки эффективности функциональной подсистемы ОПР ПрОб, позволяющее формализовать оптимальное координирующее воздействие для блока оптимизации параметров.

3. Обоснована применимость принципа прогнозирования взаимодействия ФПС ОПР ПрОб для координации процесса обеспечения производства работ на ПрОб и согласованность поставленных задач оптимизации параметров на основе выбранного принципа координации.

4.Разработана энтропийная модель распределения потоков грузов по элементам функциональной подсистемы ОПР ПрОб, позволяющая решить задачу прогнозирования взаимодействий, стоящую перед координатором. Предложенная модель обеспечивает высокую точность прогнозирования.

5. Разработан метод оценки глобально оптимального решения задачи оптимизации параметров функциональной СОПР ПрОб. Проведенные исследования показали, что предлагаемый метод улучшает получаемые значения оценки глобально оптимального

решения в среднем на 10-20%.

6. Предложено представление сети дорог в виде транспортного тотального графа и выявлено, что время преодоления маршрута подчинено распределению Кеттейна. Определена вероятность преодоления рационального маршрута доставки груза за нормативное время.

7. Проведен анализ алгоритмов метода поиска кратчайших путей. Программно реализован метод двойного поиска для модели транспортной сети. Получены зависимости своевременной доставки грузов по транспортной сети при различном количестве автомобилей в транспортном потоке. Выполнена визуализация результатов работы комплекса разработанных моделей.

8.Разработана стратегия внедрения систем управления данными об изделии (РОМ-систем) для предприятий - организаторов производства ПрОб, что позволяет существенно улучшить эффективность потока работ на протяжении всего жизненного цикла ПрОб.

9. Разработана методика создания единого информационного пространства для протяженных объектов, что позволяет реализовать единую информационную систему.

10.Разработана методика реализации технологии управления данными об изделии, что позволяет повысить эффективность процесса проектирования протяженных объектов, в том числе, за счет увеличения доли заимствованных компонентов (~ на 80%).

11. Разработана структура процедурно-технологического модуля данных, позволяющего установить правила проведения технического обслуживания ПрОб ресурсами предприятий, выполняющих работы на ПрОб.

12. Разработана информационная модель протяженного объекта - как набор данных, являющийся актуальным на всех этапах

жизненного цикла протяженного объекта.

13. Проведено практическое применение технологии разработки технической документации ИЭТР для автодорожных мостов.

14. Реализован интерфейс взаимодействия пользователя с системой электронной технической документации и проведено ее сопровождение (поддержка) с целью поддержания актуальности информации ИЭТР.

Публикации по теме диссертационной работы

Из перечня ВАК

1. Ранджит К.П. Информационная поддержка принятия решений при управлении проектами обеспечения жизненного цикла протяженных объектов / Поспелов П.И., Ранджит К.П., Голубкова В.Б., Иорина И.А.// technomag.edu.ru: Наука и Образование: электронное научно-техническое издание. - М., МГТУ им. Н.Э.Баумана. # 09, сентябрь 2012 . - URL DOI: 10.7463/0912.0455399.

В других Издательствах

2. Ранджит К.П. Информационные технологии менеджмента качества протяженных объектов / Поспелов П.И., Юрчик П.Ф., Голубкова В.Б., Ранджит К.П. // Теория и практика электронного документооборота в промышленности: сб. науч. тр. МАДИ № 2 (50). -М.:МАДИ, 2011.-С. 95-100.

3. Ранджит К.П. Организация бизнес-процессов жизненного цикла наукоемкой продукции / Юрчик П.Ф., Голубкова В.Б., Иорина И.А., Ранджит К.П. // Теория и практика электронного документооборота в промышленности: сб. науч. тр. МАДИ № 2 (50). -М.: МАДИ, 2011.-С. 34-46.

4. Ранджит К.П. Системы информационной поддержки жизненного цикла протяженных объектов / Юрчик П.Ф., Голубкова В.Б., Якунин П.С., Ранджит К.П. // Прикладная эконометрика на транспорте и в промышленности. - М.: МАДИ, 2011. - С. 10-21.

5. Ранджит К.П. Жизненный цикл наукоемкой продукции и её конкурентоспособность / Голубкова В.Б., Ранджит К.П. И Прикладная

эконометрика на транспорте и в промышленности. - М.: МАДИ, 2011. -С. 28-33.

6.. Ранджит К.П. Применение принципов и инструментальных средств ипи-технологий для обеспечения конкурентоспособности и качества продукции / Поспелов П.И., Юрчик П.Ф., Голубкова В.Б., Ранджит К.П. // Прикладная эконометрика на транспорте и в промышленности. - М.: МАДИ, 2011. - С. 33-42.

7. Ранджит К.П. Интегрированная система информационной поддержки жизненного цикла продукции / Поспелов П.И., Юрчик П.Ф., Голубкова В.Б., Ранджит К.П. II Прикладная эконометрика на транспорте и в промышленности. - М.: МАДИ, 2011. - С. 42-51.

Подписано в печать: 14.09.2012 Тираж: ЮОэкз. Заказ №908 Отпечатано в типографии «Реглет» г. Москва, Ленинградский проспект д.74 (495)790-47-77 wwvv.reglet.ru

ВВЕДЕНИЕ.

1. МОДЕЛИ И МЕТОДЫ КООРДИНАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОИЗВОДС ТВА РАБОТ ПА ПРОТЯЖЕННЫХ ОБЪЕКТАХ.

ЕЕ Этапы и задачи проектирования системы обеспечения производства работ на протяженных объектах.

1.2. Двухуровневая иерархическая система координации технологического процесса обеспечения производства работ на ПрОб.

1.3. Энтропийная модель распределения потоков грузов в ОПР ПрОб.

1.4. Исследование особенностей организации процедуры оптимизации параметров функциональной системы обеспечения производства работ на

ПрОб.

Выводы по главе 1.

2. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И АЛГОРИТМОВ ТРАНСПОРТИРОВКИ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ НА ПРОТЯЖЕННЫЕ ОБЪЕКТЫ.

2.1. Задача распределения доставляемых грузов по маршрутам в транспортных сетях.

2.2. Анализ алгоритмов поиска рациональных маршрутов доставки грузов и оценка их сложности.

2.3. Модель формирования потоков грузов, перевозимых автомобилями по городским магистралям.

2.4. Моделирование движения автомобилей при доставке грузов на регулируемом перекрёстке.

2.5. Оценка вероятности проезда по маршруту за нормативное время.

Выводы но главе 2.

3. ИНФОРМАЦИОННАЯ ПОДДЕРЖКА СИСТЕМ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА 11РИ ПРОИЗВОДСТВЕ РАБОТ НА ПРОТЯЖЕННЫХ ОБЪЕКТАХ.

3.1. Влияние применения информационной поддержки на эффективность и качес тво протяженных объектов.

3.2. Информационная поддержка систем управления качеством.

3.3. Технология управления данными об изделии.

3.4. Внедрение ИПИ-технологий на предприятиях автодорожного комплекса.

Выводы по главе 3.

4. РЕАЛИЗАЦИЯ И ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ИНФОРМАЦИОННОЙ ПОДДЕРЖКИ ИЗДЕЛИЙ ДЛЯ СОЗДАНИЯ АВТОДОРОЖНЫХ МОСТОВ.

4.1. Структура модулей данных автодорожного моста.

4.2. Структура электронных технических публикаций (DTD).

4.3. Пример применения разработанной структуры руководства.

4.3.1. Опоры мостов.

4.3.2. Опорные части мостов.

4.3.3. Деформационные швы.

4.3.4. Обслуживание мостов.

4.4. Формирование интерактивного электронного технического руководства

Выводы по главе 4.

Качественный уровень планирования и управления производственными работами при создании различных, в том числе протяженных, объектов Непала определяется в первую очередь следующими факторами:

• эффективностью управления технологическими процессами и производствами;

• концентрацией и технологической специализацией проектных и производственных организаций;

• организационной и технологической подготовкой промышленного производства;

• оперативно-диспетчерским управлением транспортирования необходимых грузов в ходе производства работ на протяженных объектах

131

Высокий уровень автоматизации указанных мероприятий способствует интенсификации промышленного производства, снижению затрат на предпроектпые исследования, проектирование сложных объектов, их монтаж, обеспечивая значительный экономический эффект. Однако еще больший эффект может быть получеп в результате комплексной автоматизации управления производственными работами - при представлении процессов проектирования протяженных объектов (ГГрОб), планировании потребности в материалах и комплектующих изделиях, их транспортировки на объекты и организации работ по их использованию непосредственно на объектах - в виде единой технологической цепи взаимосвязанных подсистем. Необходимость и эффективность информационной поддержки комплексной автоматизации управления единым технологическим процессом обеспечения производства ПрОб, в том числе магистральных, региональных и местных автодорожных сооружений и как городского, местного, так и междугороднего назначения не вызывает сомнения [6].

Создание методов и средств автоматизации технологических процессов организации и управления производством работ в виде взаимосвязанного комплекса задач проектирования создающихся объектов, перспективного (стратегического) планирования потребности, отгрузки, транспортировки и использования на объектах материалов и комплектующих изделий является актуальной задачей. Технологический процесс производства работ на протяженных объектах является комплексным процессом, в который помимо собственно производственных подпроцессов, непосредственно связанных с возведением и оборудованием таких объектов, входит и подпроцесс планирования и обеспечения производства работ (ОПР) на протяженных объектах. Особое значение этой системы обусловлено тем, что от результатов её работы зависят и качество создаваемого объекта, и эффективность технологического процесса создания протяженных объектов в целом, включая ритмичность, а, следовательно, и выполнение установленных сроков (как правило, весьма сжатых).

Система автоматизации управления единым технологическим процессом создания сложных протяженных объектов рассматривается как элемент более общей организационно-технологической системы, в которую помимо неё включены человек - субъект системы управления, а также объекты управления - предприятия и организации, осуществляющие и обеспечивающие проектирование, планирование и выполнение создания и сопровождения ПрОб.

Указанная система является сложной главным образом потому, что ей присуща способность посредством постоянной информационной поддержки обеспечивачь возможность принимать решения. В соответствии с основными положениями системного анализа [15,64] процесс принятия решений, связанных с задачей управления технологическим процессом обеспечения производства работ на ПрОб, предполагает, прежде всего, выделение и четкое формулирование конечных целей каждого подпроцесса. Для достижения поставленных целей необходима совокупность целенаправленных действий, объединенных общим замыслом, - операция.

При оценке эффективности операции, направленной на достижение целей управления технологическим процессом обеспечения производства работ на ПрОб, необходимо выделить следующие задачи: определение влияния эффекта от внедрения систем автоматизации и управления (СА и У) ОПР ПрОб на общую эффективность операции; выявление функциональных возможностей подсистем и звеньев системы управления (СУ) 011Р ПрОб, используемых в операции; составление нескольких альтернативных вариантов организации СУ ОПР ПрОб с использованием системы автоматизации, их ранжирование по уровням эффективности.

Проблема выбора варианта организации СУ ОПР ПрОб сводится к решению следующих задач:

• выбор оптимальной стратегии управления и режимов работы СУ ОПР ПрОб для обеспечения заданных функциональных характеристик;

• выбор рационального варианта структуры подсистем и звеньев СУ ОПР ПрОб при проек тировании;

• формирование программы развития ПрОб;

• выработка технико-экономических требований к создаваемым элементам СУ ОПР ПрОб;

• оптимальное распределение средств по звеньям СУ ОПР ПрОб.

Таким образом, если процессы предпроектных исследований и собственно проектирования протяженного объекта и планирования производства работ представить как процессы принятия решений, проблема принятия решения для построения всей организационно-технологической системы обеспечения производства работ ПрОб, подразделяется на ряд частных проблем принятия решений по оценке эффективности операций, в которых СУ ОПР ПрОб используется в качестве ресурса. Такими операциями являются этапы единого технологического процесса создания протяженного объекта.

В последние годы проблеме формализации процесса проектирования сложных протяженных объектов, в том числе автодорожных объектов, уделяется большое внимание [4,41,46,68,79]. Процесс проектирования принято подразделять [33 ] па три основных этапа: внешнее проектирование, формирование облика системы и вну треннее проектирование.

При внешнем проектировании [32] необходимо конкретизировать цели и задачи проектирования ПрОб, представить требования к основным характеристикам и показателям качества системы, обеспечивающим выполнение этих целей и задач. Основной задачей [33] этапа формирования облика протяженного объекта является корректная увязка требований внешнего проектирования с возможностями внутреннего проектирования [35], при котором реализуются основные конструктивные параметры системы в виде комплекса элементов протяженных, в том числе, автодорожных систем, развязок, тоннелей, эстакад, мостов, автомобильных магистралей и их участков, представляющих всю систему и придающих ей требуемые качества.

Ранние этапы проектирования, т.е. внешнее проектирование, и формирование облика протяженного объекта, 'т.е. преднроектная стадия и эскизное проектирование, наиболее -трудно поддаются формализации и автоматизации. Однако именно эти этапы, основным содержанием которых являются анализ 'тенденций развития и прогнозирование важнейших параметров, являются определяющими для качества создаваемой системы. В случае неудачного выполнения ранних этапов проектирования невозможно создать длительно эффективно работоспособный вариант создаваемой системы [64].

Процесс проектирования можно представить [37,48] в виде целенаправленной последовательности актов принятия решений, в результате которых осуществляется описание создаваемого объекта с заданной степенью детализации. При этом проектирование представляет собой процесс, который начинается с возникновения проблемной ситуации получение задания на проектирование) и заканчивается выбором решений (разработкой проекта). Такой подход позволяет провести формализацию процесса проектирования, используя терминологию и математический аппарат теории принятия решений [13,58,94,1091

На ранних этапах проектирования ПрОб необходимо обеспечить возможность решения проектных и управленческих задач, характеризующихся наличием значительного объема качественной информации, многокритериальностыо, многовариантностью, неопределенностью меры эффективности в будущем и т.д. [21,82,90,101].

Указанные обстоятельства предопределяют актуальность настоящей диссертационной работы, ориентированной на решение рассматриваемой проблемы автоматизации единого технологического процесса производства работ на протяженных объектах, начиная с ранних этапов проектирования, и, заканчивая, их эксплуатацией.

В качестве конечного объекта исследования рассматривается система комплексной автоматизации и управления единым технологическим процессом организации производства работ на протяженных объектах. В технологическом процессе обеспечения производства работ на протяженных объектах, как одного из основных звеньев единого технологического процесса создания ПрОб, производителями и поставщиками необходимых материалов, изделий и конструкций выступают различные промышленные предприятия, а потребителями - организации, выполняющие производство работ на протяженных объектах с использованием продукции таких предприятий.

Целью настоящего исследования является разработка системы автоматизации и управления единым технологическим процессом обеспечения производства работ на ПрОб, позволяющей учесть взаимосвязь основных механизмов обеспечения производства работ на протяженных объектах.

Для достижения поставленной цели исследования необходимо решение следующих задач:

• разработка моделей и методов эффективного функционирования системы автоматизации и управления технологическим процессом обеспечения производства работ ПрОб;

• разработка методики автоматизированного выбора параметров протяженного объекта, обеспечивающей исходной информацией весь технологический процесс производства ПрОб;

• разработка архитектуры и функциональной модели интегрированной системы управления данными для протяженных объектов;

• разработка моделей и методов комплексной автоматизации технологических процессов поставки, транспортировки и использования материалов и изделий при создании объектов;

• разработка адаптивного программного комплекса для реализации интегрированной системы управления данными.

В качестве теоретической основы для создания системы в условиях реального функционирования, многочисленных неопределенных факторов и неодинаковой степени информированности органов управления разных уровней для разработки формализованных моделей исследуемых процессов использовались общая теория иерархических многоуровневых систем, теория и основные положения концепции информационной поддержки жизненного цикла изделий, теория возможностей и классический теоретико-множественный аппарат. Для решения поставленных в диссертационной работе задач использовались методы математического программирования, математической статистики, многомерного статистического анализа и статистического моделирования, теории графов, 'теории информации, общей теории систем.

Решаемая па этапе проектирования задача разработки средств анализа и синтеза параметров ПрОб весьма актуальна, так как обеспечивает выработку исходных данных, позволяющих осуществить перспективное планирование обеспечения производства работ на ПрОб и, следовательно, качественное формирование и размещение заказов на поставку комплектующих материалов, изделий, конструкций и т.д.

В настоящее время возникла насущная необходимость в новых подходах и принципах организации технологических процессов производства работ, связанных с реализацией, прежде всего, системного подхода, что предполагает решение таких важных проблем как формирование совокупности целей и задач СУ ОГ1Р ПрОб, обоснованный выбор требований к системе, анализ критериев эффективности СУ ОГ1Р ПрОб; декомпозиция задачи системного синтеза структуры и параметров СУ ОПР ПрОб, выбор критериев оптимизации; разработка комплекса оценочных моделей, адекватных выбранным критериям эффективности; повышение эффективности процедур синтеза структуры и параметров СУ ОПР ПрОб, автоматизация процесса принятия решений.

Процесс принятия решений при создании СУ ОПР ПрОб по существу реализует основные положения системного подхода [22].

Предметом исследования в настоящей работе является СУ ОПР ПрОб, содержание которой суть процесс принятия решений при автоматизированном управлении единым технологическим процессом планирования поставок и обеспечения производства работ ПрОб.

Условно можно выделить три этапа процесса синтеза параметров, как процесса принятия решений: этап «внешнего» проектирования, этап «формирования облика» протяженного объекта, этап «внутреннего» проектирования [12,25,50].

Анализ этапа внешнего проектирования показал необходимость учета различных типов неопределенностей. Проблема первого этапа заключается в анализе особенностей функционирования системы, реализации декомпозиционного подхода, позволяющего свести решение сложной задачи к некоторой последовательности более простых, постановке задачи синтеза параме тров в векторной форме.

Этап «внутреннего» проектирования связан с построением частных моделей оптимизации параметров СУ ОПР ПрОб заданной структуры в соответствии с выбранными на первом этапе критериями.

При «формировании облика» системы проблема заключается, прежде всего, в построении множества альтернативных вариантов проектируемой системы, удовлетворяющих требованиям «внешнего» проектирования и учитывающих возможности «внутреннего» проектирования.

В целом можно отметить, что ранее существовавшие подходы и методы решения указанных проблем носят общий характер и не учитывают специфику рассматриваемого объекта, а именно СА и У ОПР ПрОб.

Таким образом, для проведения успешных исследований в сформулированной области необходимо:

- разработать комплекс моделей и методов выбора оптимальных параметров функциональных подсистем;

- разработать методику создания единого информационного пространства (НИП) для предприятий, участвующих в работах по созданию ПрОб;

- разработать методику использования систем управления данными об ПрОб для информационной поддержки систем менеджмента качества (СМК) ПрОб с целыо повышения эффективности и качества объектов;

- реализовать разработанные методы в виде комплекса программ, в т.ч. элементы системы поддержки принятия решений, и разработать методику его использования, что должно позволить автоматизировать единый технологический процесс создания протяженных объектов.

Логическая структура работы соответствует решению перечисленных проблем в указанной последовательности.

В первой главе диссертационной работы предполагается определить класс рассматриваемых систем, в рамках которого будут проанализированы основные задачи проектирования СА и У ОПР ПрОб. Сам процесс проектирования рассматривается как последовательность задач принятия решений.

Рассмотрены вопросы построения иерархической двухуровневой системы координации и управления технологическим процессом производства работ па ПрОб. Выбран принцип координации и доказана координируемость системы, на основе выбранного принципа. Определены задачи координатора и управляющих элементов нижнего уровня. Предложена и обоснована процедура последовательной координации функционирования системы ОПР (СОПР) ПрОб. Разработана энтропийная модель функциональной подсистемы (ФПС), относящаяся к классу систем и позволяющая решать задачу координатора. Предложена и разработана модель оценки эффективности функциональной системы, позволяющая решить задачу выбора оптимального управляющего воздействия элемента нижнего уровня системы управления. Рассмотрена процедура координации при оптимизации параметров одной ФПС и показано, что данная процедура может быть отнесена к классу информационно-статистичеких методов, обеспечивающих оценку глобально-оптимальных решений многокритериальных задач.

Вторая глава диссертации посвящена разработке методов и алгоритмов выбора наиболее рациональных маршрутов 'транспортирования материалов, изделий и механизмов при производстве сложных протяженных объектов. Осуществлена математическая постановка задачи распределения потоков автомобилей с грузами в городских транспортных сетях. Разработаны алгоритмы поиска наиболее рациональных маршрутов доставки грузов на создаваемые объекты. Проведен анализ характеристик и закономерностей формирования потоков автомобилей на городских магистралях. Проведено моделирование движения доставляющих грузы автомобилей на регулируемых перекрестках и в целом по транспортной сети города. Дана оценка вероятности преодоления автомобилем маршрута доставки груза за нормативное (допустимое) время.

В третьей главе работы проведен анализ повышения эффективности и качества механизма деятельности автодорожного хозяйства, что, в свою очередь, тесно связано с транспортно-эксплуатационным состоянием сети протяженных объектов (ПрОб). Предложена методика информационной поддержки систем управления качеством ПрОб с использованием элементов ИПИ-технологий - систем управления данными об автодорожных объектах (УДИ-систем).

Аналогичной тематике в других прикладных областях посвящены содержательные и практически хорошо обоснованные работы таких научных авторов как Норенков И.П., Кузьмик П.К., Судов Б.В., Овсянников М.В., Сумароков C.B.

Проведен анализ условий эффективного функционирования системы управления качеством и информационного взаимодействия участников поддержки жизненного цикла ПрОб при наличии интегрироваиной информационной системы (ИИС) сбора и анализа информации о качестве объекта на всех этапах его жизненного цикла. Предложена информационная модель протяженного объекта (ПрОб). Актуальность и достоверность информации достигаются за счет того, что любое изменение становится доступным всем участникам жизненного цикла создаваемого протяженного объекта. Непротиворечивость информации достигается путем использования модели данных, не допускающей использования некорректных данных.

Проведён анализ внедрения ИПИ-технологий на промышленных предприятиях, обеспечивающих создание ПрОб, и предложена методика создания единого информационного пространства (ЕИП) для всех предприя тий, участвующих в создании и эксплуатации ПрОб.

Четвертая глава диссертации посвящена прак тическому применению методов информационной поддержки таких наукоемких и протяженных объектов, как автодорожные мосты. Приводится подробное описание порядка практических работ по методу создания интерактивного электронного технического руководства (ИЭТР), являющегося проектом ПрОб в электронном виде в соответствии с концепцией информационной поддержки жизненного цикла изделий. Разработай интерфейс взаимодействия пользователя с системой электронной технической документации и проведено ее сопровождение (поддержка) с целыо поддержания актуальности информации ИЭТР.

В заключении представлены основные результаты диссертационной работы.

В Приложении приведены копии актов о внедрении результатов диссертациониой работы на практике.

Научную новизну диссертации составляют разработанные методика, модели и методы оптимизации параметров функциональных подсистем информационной поддержки, входящих в систему автоматизации технологических процессов производства работ на протяженных объектах.

На защиту выносятся:

- методика автоматизированного синтеза параметров протяженного объекта, обеспечивающей исходной информацией весь технологический процесс производства работ;

- модели и методы координации функциональных подсистем (ФПС), используемые при создании системы автоматизации и управления обеспечением производства работ на ПрОб;

- модели и методы оптимизации параметров функциональных подсистем, входящих в систему автоматизации технологических процессов производства работ на протяженных объектах.

- методика внедрения систем управления данными об изделии (УДИ) па предприятиях, обеспечивающих производство работ на ПрОб, что позволяет существенно улучшить эффективность потока работ па протяжении всего жизненного цикла ПрОб.

Достоверность научных положений, рекомендаций и выводов

Обоснованность научных положений, рекомендаций и выводов, изложенных в работе, обеспечивается современными математическими методами, корректно используемыми в работе при анализе и оптимизации разрабатываемых алгоритмов и систем управления, проверкой согласованности результатов, эквивалентных по формализации аналитических и имитационных моделей. Достоверность положений и выводов диссертации подтверждена положительными результатами практического внедрения разработок в ряде организаций.

Практическая ценность и реализация результатов работы

Научные результаты, полученные в диссертации, доведены до практического использования в проектных и производственных организациях.

Разработанные методы, алгоритмы и реализующие их программные средства могут быть использованы при решении задач комплексной автоматизации процессов обеспечения материалами и комплектующими изделиями, как на этане 'технической подготовки, так и в ходе производства работ на протяженных объектах.

Программная система построена по открытому принципу, что позволяет наращивать её функциональные возможности по мере разработки новых методов и моделей автоматизации и управления.

Апробация работы

Содержание отдельных разделов и диссертации в целом было доложено и получило одобрение:

• на отраслевых, республиканских и межрегиональных научно-технических конференциях, симпозиумах и семинарах (2006-2012 гг.),

• на научно-методических конференциях МАДИ,

• на заседании кафедры АСУ МАДИ.

По результатам исследований опубликовано 7 печатных работ.

Библиографические данные

Диссертация содержит 235 страниц, 64 рисунка, 18 таблиц, список литературы из 104 наименований, 2 страницы актов о внедрении результатов диссертации.

Выводы но главе 4

1. Проведено практическое применение технологии разработки технической документации ИЭТР для автодорожных мостов.

2. Реализован интерфейс взаимодействия пользователя с системой электронной технической документации и проведено ее сопровождение (поддержка) с целыо поддержания актуальности информации ИЭТР.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. На основании проведенной декомпозиции ОПР ПрОб разработана последовательная процедура координации, обеспечивающая получение решения задачи согласованного управления элементами технологического процесса обеспечения производства работ па ПрОб, что позволяет достичь его максимальной эффективности с точки зрения своевременного выполнения календарного план-графика производства работ па ПрОб при минимальных материальных потерях.

2. Разработана модель оптимизации параметров функциональной подсистемы ОПР ПрОб, позволяющая формализовать и решить задачу, стоящую перед элементами нижнего уровня системы координации ФПС ОГ1Р ПрОб. Получено аналитическое выражение для оценки эффективности функциональной подсистемы ОПР ПрОб, позволяющее формализовать оптимальное координирующее воздействие для блока оптимизации параметров. Обоснована применимость принципа прогнозирования взаимодействия ФПС ОПР ПрОб для координации процесса обеспечения производства работ на ПрОб и согласованность поставленных задач оптимизации параметров на основе выбранного принципа координации.

3. Разработана энтропийная модель распределения потоков грузов по элементам функциональной подсистемы ОПР ПрОб, позволяющая решить задачу прогнозирования взаимодействий, стоящую перед координатором. Предложенная модель обеспечивает высокую точность прогнозирования.

4. Разработан метод оценки глобально оптимального решения задачи оптимизации параметров функциональной СОПР ПрОб. Проведенные исследования показали, что предлагаемый метод улучшает получаемые значения оценки глобально оптимального решения в среднем на 10-20%.

5. Предложено представление сети дорог в виде транспортного тотального графа и выявлено, что время преодоления маршрута подчинено распределению Кеттейна. Определена вероятность преодоления рационального маршрута доставки груза за нормативное время.

6. Проведен анализ алгоритмов метода поиска кратчайших путей. Программно реализован метод двойного поиска для модели транспортной сети. Получены зависимости своевременной доставки грузов по транспортной сети при различном количестве автомобилей в транспортном потоке. Выполнена визуализация результатов работы комплекса разработанных моделей.

7. Разработана стратегия внедрения систем управления данными об изделии (РЭМ-систем) для предприятий - организаторов производства ПрОб, что позволяет существенно улучшить эффективность потока работ на протяжении всего жизненного цикла ПрОб.

8. Разработана методика создания единого информационного пространства для протяженных объектов, что позволяет реализовать единую информационную систему.

9. Разработана методика реализации технологии управления данными об изделии, что позволяет повысить эффективность процесса проектирования протяженных объектов, в том числе, за счет увеличения доли заимствованных компонентов па 80%).

10. Разработана структура процедурно-технологического модуля данных, позволяющего установить правила проведения технического обслуживания ПрОб ресурсами предприятий, выполняющих работы па ПрОб.

11. Разработана информационная модель протяженного объекта - как набор данных, являющийся актуальным на всех этапах жизненного цикла протяженного объекта.

12. Проведено практическое применеиие технологии разработки т ехнической документации ИЭТР для автодорожных мостов.

13. Реализован интерфейс взаимодействия пользователя с системой электронной технической документации и проведено ее сопровождение (поддержка) с целыо поддержания актуальности информации ИЭТР.

1. Автомобильные дороги и дорожное строительство: Межвед. пауч.-техн. сб./ Укр. трапсп. упив-т.- Киев: Техшка Вып. 53.-1996.

2. Афанасьев JI.JI., Островский Н.Б. Единая транспортная система и автомобильные перевозки.-М.: Транспорт, 1984. -333с.

3. Базара М., Шетти К. Нелинейное программирование. Теория и практика.-М.: Мир, 1982,- 583с.

4. Бетонные и железобетонные работы./ Под ред. В.Д.Топчия. /-М.: Стройиздат, 1987.- 320с.

5. Брахман Т.Р. Многокритериалыюсть и выбор альтернативы в технике.-М.: Радио и связь, 1984.- 288с.

6. Васильев А.П., Яковлев Ю.М. и др. Реконструкция автомобильных дорог. Технология и организация работ./ Уч. пособие- М.: МАДИ(ТУ), 1998.- 125с.

7. Васильев А.П. и др. Проблемы строительства и эксплуатации автомобильных дорог. /Сб. науч. хрудов/ МАДИ ТУ; Иркутский РДУЦ, 1998,- 116с.

8. Вермишев Ю.Х. Методы автоматического поиска решений при проектировании сложных технических систем.-М.: Радио и связь, 1982.-152с.

9. Вильсон А. Дж. Энтропийные методы моделирования сложных систем.-М.: Наука, 1978.,с.83-91.

10. Власов Г.М., Устинов В.П. Расчет железобетонных мостов.- М.: Транспорт, 1992.-256с.

11. Гиг Дж.Вап Прикладная общая теория систем.-М.: Мир, 1981.- Т 1- 336с.

12. Глушков В.М. О системной оптимизации.// Кибернетика. 1980.- №5- с. 16.

13. Горелышев II.В. Асфальтобетон и другие битумоматериалы.-М.:Можайск-Терра, 1995,- 176с.

14. Горчаков Г.И., Баженов Ю.М. Строительные материалы.- М.:Стройиздат, 1986.-687с.

15. Джордж Ф. Основы кибернетики.- М.: Радио и связь, 1984.-272с.

16. Ефремов Л.Г., Суханов C.B. Строительство асфальтобетонных дорожных покрытий.- М.: Высшая школа, 1986.- 160с.

17. Казанцева С.Б. Перевозка грузов. Новое в жизни, науке, технике. Серия "Транспорт".- М.:3нание, 1990, №3,63с.

18. Каменецкий Б.И., Кошкин И.Г. Автомобильные дороги. М.: Транспорт, 1979,-144с.

19. Клейнрок Л. Теория массового обслуживания.- М.: Машиностроение, 1979.- 432с.

20. Крэгс Дж. У. Задачи управления движением. Сб. "Математическое моделирование".- М.: Мир, 1979.-е. 21-34.

21. Макаров М.М., Вииоградская Т.Н., Федоров C.B. и др. Теория выбора и принятия решений,- М.: Наука, 1982.- 327с.

22. Мак-Лоуи Р.Р. Математическое моделирование искусство применения математики. Сб. "Математическое моделирование".- М.: Мир, 1979.- с. 9-20.

23. Математическая модель транспортного потока на слиянии скоростных автомагистралей/ Я.Макигами и др.; ВЦП- № И-24910.-Зс.

24. Месарович М., Мако Д., Такахара И. Теория иерархических многоуровневых систем.-М.:Мир,1973,- 342с.

25. Месарович М., Такахара И. Общая теория систем: математические основы.-М.:Мир, 1978,- 344с.

26. Моисеев H.H., Ивапилов Ю.П., Столярова E.H. Методы оптимизации.-М.: Наука, 1978,- 351с.

27. Немировский A.C., Юдин Д.Б. Сложность задач и эффективность методов оптимизации.- М.: Наука, 1979.- 384с.

28. Николаев А.Б. Составление расписания поставок па объекты строительства// Интегрированные автоматизированные системы управления на автомобильном транспорте и в дорожном строительстве. Сб. науч. трудов/ М., МАДИ, 1993.- с.60-67.

29. Николаев А.Б., Алексахип C.B., Гоголии C.B. и др. Определение зонобслуживания потребителей строительных смесей. Сб. науч. трудов/ М., МЛДИ(ТУ), 1998,- с. 41-58.

30. Николаев Л.Б., Алексахин C.B., Остроух A.B. Оптимизация ресурсов в автоматизированных системах управления автотранспортным комплексом. Сб. науч. трудов/ М, МАДИ(ТУ), 1998,- с. 59-63.

31. Николаев А.Б., Курашева A.B., Егоров В.Д. Оптимизация качества планирования грузовых автомобильных перевозок// Повышение эффективности грузовых автомобильных перевозок. Науч. труды ВУЗов Литов. ССР. Вильнюс, 1986,- с.37-46.

32. Николаев А.Б., Алексахин C.B., Остроух A.B. Комплексный подход к организации транспортирования материалов на объект строительства. Сб. науч. трудов/ М., МАДИ(ТУ), 1998.- с. 64-71.

33. Организация и механизация производственных предприятий дорожного строительства: Обзорная инф-ция, сер. "Строительство и эксплуатация автомобильных дорог"; Вып.6 /ЦБНТИ/ М., 1980.-66с.

34. Орловский О.Л. Проблемы принятия решений при нечеткой исходной информации,- М.:11аука, 1981.- 208с.

35. Первозвапский A.A., Гайцгори В.Г. Декомпозиция, агрегирование и приближенная оптимизация.- М.: Наука, 1979.- 342с.

36. Подиповский В.В., Гаврилов В.М. Оптимизация по последовательно применяемым критериям.- М.: Сов. Радио, 1975.- 192с.

37. Подиповский В.В., Ногин В.Д. Парето оптимальные решения многокритериальных задач.- М.: Наука, 1982,- 254с.

38. Поспелов Д.А. Ситуационное управление, теория и практика,- М.: Наука, 1986,- 288с.

39. Пшеничный Б.IT, Данилин Ю.Н. Численные методы в экстремальных задачах,- М.: Наука, 1975.- 319с.

40. Принципы построения единой информационной системы управления на транспор1е//"Повышение качества управления и эффективности строительства".Сб. науч. тр./ Рязань, РТИ,1994.- с.98-101.

41. Растригин Л.А. Современные припципы управления сложными объектами.- М.: Сов. Радио, 1980.- 232с.

42. Сафронов Э.А. Транспортные системы городов. Уч. пособие/ СибАДИ.-Омск, 1996,- 237с.

43. Сильянов В.В. и др. Имитационное моделирование транспортных потоков в проектировании дорог. Уч.пособие/ В.В. Сильянов, В.М. Еремин, Л.И.Муравьева.- М.: МАДИ, 1981.- 119с.

44. Сильянов В.В. Методические рекомендации по оценке пропускной способности автомобильных дорог,- М. ^Транспорт", 1975.-73с.

45. Сильянов В.В. и др. Оценка вариантов проектных решений автомобильных дорог методами машинной имитации транспортных потоков на ЭВМ./Уч. Пособие/В.В.Сильянов, В.М. Еремин, М.Т. Работяга-М.:МАДИ, 1985.-77с.

46. Сильянов В.В. и др. Расчеты скоростей движения на автомобильных дорогах/ Уч. Пособие/В.В. Сильянов, Ю.М.Ситников, Л.Н.Сапегип.-М.:МАДИ, 1978.-115с.

47. Сильянов В.В. Теория транспортных потоков в проектировании дорог и организации движения.- М.^Транспорт", 1977.-303с.

48. Сильянов В.В. Транспортно-эксплуатационные качества автомобильных дорог,- М.:"Транспорт", 1984.-287с.

49. Системы: декомпозиция, оптимизация и управление./ Сост. М.Мингх, А.Титли; Сокр. пер. с англ. А.В.Запорожца.- М.: Машиностроение, 1986.-496с.

50. Соболь И.М., Статников Р.Б. Выбор оптимальных параметров в задаче со многими критериями.-М.: Наука, 1981.- 110с.

51. Совершенствование планирования развития сети автомобильных дорог общего пользования./ сер. "Строительство и эксплуатация автомобильных дорог"; Вып.2 /ЦБНТИ/ М., 1982.- с.

52. Стратонович Р.Л. Теория информации.- М.: Сов. Радио, 1975.- 424с.

53. Страхов Л.М., Кравченко И.М., Комаров В.В. Совершенствованиеорганизации и технологии дорожного строительства.- К./ Будивэльнык, 1988.- 88с.

54. Строительство и эксплуатация автомобильных дорог и мостов. Сб. науч. статей/ НПО "Дорстройтехника" Бел. дор. НИИ.- Минск, 1986.- 222с.

55. Строкин И.И. Перевозка и складирование строительных материалов.- М.: Стройиздат, 1991.- 463с.: ил.- (Справчник строителя).- 457с.

56. Строкин И.И. Оценка эффективности использования ресурсов строительства.- М.: Стройиздат, 1989.- 289с.

57. Строительное производство. В 3 т. Т. 1.Общая часть. В II ч. Ч.П//Г.К.Башков, В.Б.Бслевич, Г.В.Выжигии и др.; Под ред. И.А. Онуфриева.-М.: Стройиздат, 1988.- 621с. (Справочник строителя).

58. Тихонов В.И., Миронов М.А. Марковские процессы.- М.: Сов. радио, 1977.- 488с.

59. Цурков В.И. Декомпозиция в задачах большой размерности.- М.: Наука, 1984,- 352с.

60. Шахпаронов В.В.,Аблязов Л.П., Степанов И.В. Организация строительного производства.-М.:Стройиздат, 1987.- 460с.

61. Эштон У.Д. Стохастические модели дорожного движения. Сб. "Математическое моделирование",- М.: Мир, 1979,- с. 140-157.

62. Юревич Б.И. Теория автоматического управления.- М.: Энергия, 1975.-416с.

63. Юрчик П.Ф., Голубкова В.Б. Принятие решений при автоматизации технологических процессов дорожного строительства. Сб. науч. трудов/ М., МАДИ(ТУ), 1998.- с.36-40.

64. Юрчик П.Ф., Голубкова В.Б. Принятие решений па ранних стадиях проектирования в условиях неопределенности и нечеткости информации. Сб. науч. трудов/ М.,МАДИ(ТУ), 1998.-с.27-35.

65. Юрчик П.Ф., Висков Д.А. Принцип декомпозиции при проектировании структуры региональных ИВС//Проблемы повышения эффективности АСУ и создание систем управления гибкими автоматизированными производствами:

66. Тез. Докл. Веесоюз. науч.-техн. конф.- Николаев, 1984.-С.45-47.

67. Юрчик П.Ф., Висков Д.А., Дзасохов М.Н. К вопросу построения макросистемной модели СЦД// Опыт применения и перспективы развития систем автоматизации в проектировании, производстве и управлении: Тез. Докл. Всесоюз. науч.-техн. Кон.

68. Agnew С. Dynamic modelling and control of congsestion-prono system // Operations research. 1976. - p. 400-410.

69. Analysis of isarithmic flow control method in packetswitching computer network / H.Okada, M.Suzuki, Y.Tekura, T.Sunouchi // Electronics and communications in Japan. 1976. - №3. - P. 22-29.

70. Barbor D. A European information Network: achievement and prospects // INWG. General Note 1976. N3. - 117. - P. 1-7.

71. Barber D., Kalin Т., Solomonidis C. An implementation of the X.25 inforface in a DIAGRAM network // Computer network protocols. S.L.,1978. - P.E6-1-E6-5.

72. Baskett l7., Ghandy K., Muntz R.R. Open, closed mixed network of Quenes with different classes of customers // Journal of Assiciation for Comput. 1975.-N22.P.248-260.

73. Burke P.J. The output of a queneing system // Operations research-1956.- N4.-P.699-704.

74. Bux W., Kimmerle K., Thruong H.L. Balanced EDIC procedures, a performance analysis // IEEE Trans, on commun.-1980.-V.28, N11 .-P. 1032-1041.

75. Bux W. Data-link control: results comparing HDIG operational modes // Computer networks.-1982.-V.6. N1 .-P.37-51.

76. Davies D. Flow control of congestion in packet-switching networks // IEEE

77. Trans, on commun.-1972.-V.20, N3.-p.546-561.

78. Davics D. Plow control and congestion control // GOMNET 77: Proceedings of the John Von-Neuman societa.-Budapest,1977.-P. 17-36.

79. Despros R., Piohon G. The TRASPAC network // Status report and perspective Network 80.-London,1980.-P.209-232.

80. Dixon R. Data codification.-New York: A Wiley-Inter-science Publication, 1978.-493 p.

81. Gerla II., Kleinrock L. Flow control: a comparative survey // IEEE Trans, on commun.-1980.-V.28, N4.-P.553-574.

82. Giessler A. Flow control based on buffer classed // IEEE Trans, on commun.-1981.-V.29, N4.-P.436-443.

83. I-Ieiden II.B., Duffiold H.C. Delause data network // EASCON. 15th Ann. Electron, and aerosp. Conf.-New York, 1982.-P.61-76.

84. Kamoun F., Kleinrock L. Analysis of shared finite storage in computer network node environment under general traffic conditions // IEEE Tranc. on commun.-1980.-V.28, N7.-P.992-1003.

85. Kamoun F. A drop and trottle flow control policy for computer network// IEEE Trans, on commun.-198l.-V.29,N3.-P.444-452.

86. Lam S., Reiser M Congestion control of storc-and-forward networks by input buffer limits//IEEE Trans, on commun.-1979.-V.27,Nl.-P.127-133.

87. Lyons R. Total AUTODIN system architecture // IEEE Trans, on commun.-V.28,N9.-P. 1467-1471.

88. Moura E. Flow control can optimize a packet-switching Net's oprration // Data communications.-1983.-N7.-P. 137-145.

89. Pouzin L. Presentation and Major design aspects of the CYCLADES network

90. Proceedings of the 3rd data communications symp.-Tampa.-1973.-P.80-85.

91. Pouzin L. The CYCLADES network Present, state and development trends // Proc. Symp. computer networks: trends and Appl.-Gatherburg-New1. York, 1975.-P. 1-7.

92. Price W. Data network simulation; experiments at the rational physical laboratory 1968-1976// Comp. notworks,-1977.-N 1 .-P. 171 -199.

93. Richardson I. Future for corporate networks // Data process.-1985.-V.27,N6,-P.37-40.

94. Roberts L. The evolution of packet switching // IEEE Trans, on commun.-1978.-V.26,N2.-P.210-218

95. Roca R. ISDN architecture // AT and T journal.-1986.-V.65,N1.-P. 1-17.

96. Rudin I L, Mullor II. Dinamic routing and flow control // IEEE Trans, on commun.-1980.-V.28,N7.-P. 1030-1039.

97. Schwartz M., Stern T. Routine techniques used in computer communication networks // IEEE Trans, on commun.-1980.-V.28,N4.-P.539-552.

98. Sproulle D.E., Mellor F. Routing, flow and congestion control in the Datapac network // IEEE Trans. On commun.-198l.-V.29,N4.-P.386-391.

99. Stathopoulos A., Galey M.F. The AUIODIN-II network // EASCOM-77.-S.L.,1977.-P.31-37.

100. Thaker G., Cain T. Interactions between routing and flow control algorithms // IEEE Trans, on commun.-1986.-V.34,N3.-P.269-277.

101. Tanenbaum A.C. Computer networks // S.L., 1981.-51 Op.

102. Wang J. Delay and throughput analysis for computer communications with balanced I IDIG procedures // IEEE Trans, on commun.-1982.-V.31,N8.1. P.l 128-1136.

103. Wood D. A surwey of the capabilities of packet switching networks // Proc.symp.comput networks: Trends and appl.-Gaitherburg-New York.-1975.-P. 15-23.

104. Yudkin M. Resource management in a distributed systems // 8th Data Commun. symp.-S.L., 1983.-P.221-228.