автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Идентификация автоматизированных процессов печатного производства

На правах рукописи

ИВАНОВА АННА ЕВГЕНЬЕВНА

ИДЕНТИФИКАЦИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ПРОЦЕССОВ ПЕЧАТНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Специальность 05.13.06. - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (полиграфическое производство)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2006

Работа выполнена на кафедре автоматизации полиграфического производства Московского государственного университета печати

Научный руководитель - лауреат Государственной премии СССР

доктор технических наук, профессор Ефимов Михаил Васильевич

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор Утробин Геннадий Федорович

кандидат технических наук, доцент Вартанян Сурен Паруйрович

Ведущая организация: АО НИИПолиграфмаш

(г. Москва)

Защита диссертации состоится « 8 » ноября 2006 г. в 14-00 на заседании диссертационного совета К 212.147.02 при Московском государственном университете печати по адресу: 127550, г. Москва, ул. Прянишникова, д. 2а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета печати.

Автореферат разослан « £ » октября 2006 г.

Ученый секретарь /

диссертационного совета / К /____

доктор технических наук, профессор /%Л Г^Т^*^^ Агеев В.Н.

Общая характеристика работы

Актуальность исследования объясняется изменениями, произошедшими в полиграфии за последнее десятилетие, а именно, практически полной ликвидацией отечественной машиностроительной базы и оснащением всех современных типографий зарубежным полиграфическим оборудованием. Поэтому исследования в области создания и совершенствования полиграфического оборудования постепенно теряют свою актуальность, поскольку эти разработки негде внедрить в производство. Разработки новых технологических процессов также снижают свою актуальность, так как они тесно связаны с полиграфическим оборудованием.

В связи с этим существенным образом возрастает актуальность исследований в области совершенствования методов эксплуатации полиграфического оборудования, а оно невозможно без решения задач идентификации технологических процессов, так как идентификация является теоретической основой эксплуатации.

Таким образом, представляется целесообразным проведение исследований в области идентификации автоматизированных процессов печатного производства с задачей разработки методов оценки и повышения качества, а также производительности и пропускной способности печатных процессов.

Задачами идентификации печатного производства являются:

- экспериментальное исследование рабочих и информационных потоков;

- моделирование надежности машин (с учетом различных объективных и субъективных факторов);

- моделирование пропускной способности;

- моделирование доходов в процессе функционирования машин;

- оптимизации параметров производственного процесса;

- планирование производства.

Целью диссертационной работы является идентификация автоматизированных процессов печатного производства с задачей разработки методов оценки и повышения эксплуатационных характеристик печатного оборудования. Настоящая диссертационная работа является частью заданной Министерством образования и науки РФ исследовательской работы по теме «Разработка теоретических основ эксплуатации печатного оборудования».

В диссертационной работе решались следующие задачи.

- Статистический анализ рабочих и информационных потоков, возникающих в процессе функционирования печатного оборудования.

- Идентификация процесса возникновения отказов и их устранения на печатной стадии технологического процесса.

- Идентификация законов распределения времени выполнения операций на отдельных этапах печатного производства с целью выявления возможности приложения теории массового обслуживания, теории надежности, теории марковских и немарковских процессов для моделирования процессов подготовки и функционирования печатного оборудования.

- Разработка математических моделей функционирования печатных машин с целью прогнозирования их надежности, пропускной способности и доходов в процессе эксплуатации.

- Определение условий применения различных моделей систем массового обслуживания заявок в полиграфии, сравнение различных способов моделирования.

- Оптимизация процессов эксплуатации с учетом факторов, влияющих на пропускную способность печатных машин.

- Разработка рекомендаций по совершенствованию методов эксплуатации типовых печатных машин с целью повышения их надежности, пропускной способности и доходов от функционирования.

- Составление базы данных эксплуатационных характеристик типовых печатных машин.

Предметом исследований являются:

- автоматизированный процесс печатного производства;

- рабочие и информационные потоки, возникающие в процессе эксплуатации печатных машин;

- математические модели функционирования печатных машин;

- пропускная способность печатных машин и другие эксплуатационные характеристики;

- оптимизация времени проведения профилактических проверок и технического обслуживания;

- доходы от эксплуатации печатных машин.

Методы исследования. Экспериментальные исследования выполнялись в ряде типографий пассивным методом сбора информации о функционировании печатных машин в процессе их нормальной работы и при наличии отказов. Анализу были подвергнуты офсетные листовые и рулонные печатные машины фирм Heidelberg, КВА, MAN Roland, а также машины флексографской печати.

В процессе обработки экспериментальных данных основное внимание было уделено не только исследованию точечных оценок потоков, но в первую очередь анализу плотностей распределения случайных потоков, так как именно плотности распределения определяют в дальнейшем принцип составления моделей функционирования печатных машин.

Анализ потоков позволил установить, что математические модели функционирования печатных машин приходится составлять не только с применением теории марковских процессов, но и с применением немарковских процессов. Этот факт обусловлен исследованиями плотностей распределения, описываемых распределением Эрланга 2-го порядка и распределением Парето.

Для оценки пропускной способности в диссертационной работе впервые одновременно использовались показатели рабочих потоков и показатели надежности. То есть рассматривались задачи анализа пропускной способности при наличии отказов каналов обслуживания.

При определении оптимальной периодичности проведения профилактических проверок печатных машин, а также при анализе доходов от их эксплуатации использовались теория марковских и немарковских процессов и методы статистических решений, относящиеся к теории игр.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Проведена идентификация процесса возникновения отказов и их устранения на печатной стадии полиграфического производства.

2. Определены показатели надежности для зарубежного оборудования. Определены основные эксплуатационные характеристики печатных машин.

3. Разработана оригинальная модель функционирования печатной машины как системы массового обслуживания с учетом показателей рабочих и информационных потоков, а также при отказах различного происхождения с целью прогнозирования надежности, пропускной способности и доходов в процессе эксплуатации.

4. Определены условия применения марковских и немарковских моделей систем массового обслуживания в печатном производстве для повышения пропускной способности печатных машин. Применены методы фиктивных состояний и интегрирования уравнений по участкам для решения немарковских задач.

5. Обоснованы комплексные аддитивные критерии оптимизации интенсивностей поступления заявок при анализе функционирования печатных машин. При составлении аддитивной целевой функции весовые коэффициенты аргументов предложено находить с использованием метода экспертных оценок.

6. Разработана методика определения оптимальной периодичности профилактических проверок для различных вариантов эксплуатации печатных машин с применением теории марковских и немарковских процессов, а также метода статистических решений.

7. Разработана методика оценки доходов от функционирования печатного оборудования с применением теории марковских и немарковских процессов, аналитического метода. При этом исследовалось влияние количества ремонтных рабочих, а также

исходного состояния печатной машины на величину дохода от ее эксплуатации.

Достоверность научных исследований и степень адекватности разработанных математических моделей подтверждается:

- большим количеством экспериментальных данных в генеральных совокупностях для различных типов печатных машин;

- априорной оценкой вида плотности распределения;

- доверительными интервалами исследуемых параметров;

- максимальным приближением аппроксимирующих функций к экспериментальным гистограммам (обеспечивается применением метода наименьших квадратов);

- использованием критериев оценки степени приближения (Пирсона).

Практическая ценность и реализация результатов работы.

Применение разработанных методик позволит повысить пропускную способность печатного оборудования, а также доходы от его эксплуатации. Разработанная методика оценки вероятности выполнения заказов с учетом надежности оборудования может быть полезна при составлении плана загрузки печатного цеха.

Расчеты периодичности обслуживания печатных машин целесообразно использовать при разработке стратегии их эксплуатации.

Составленные математические модели доходов от эксплуатации печатного оборудования возможно использовать в процессе решения задач маркетинга и менеджмента, а также при обновлении парка печатных машин. Эти модели также позволят прогнозировать возможные доходы и расходы от функционирования оборудования.

Составленная база данных показателей рабочих и информационных потоков может быть использована при обосновании выбора печатных машин в зависимости от типа производства.

Предлагаемый в диссертационной работе модуль «Идентификация» существенным образом может усилить привязку автоматизированных систем документооборота и систем управления производством Workflow к конкретному полиграфическому производству. Данные, получаемые с использованием этого модуля, необходимы для руководителей подразделений управления полиграфическим производством.

Научные исследования, выполненные в диссертационной работе, доведены до практического использования. Модели функционирования печатных машин отличаются наглядностью. Решение систем дифференциальных уравнений, описывающих состояние систем массового обслуживания, осуществлялись аналитическим и численным методом с применением программных средств. Анализ функционирования печатных машин по разработанной в диссертации методике весьма удобен, нагляден и доступен для любого инженера-организатора производства.

Апробация работы. Проведенные диссертантом исследования являются составной частью заданной Министерством образования и науки РФ работы «Разработка теоретических. основ эксплуатации полиграфического оборудования». Во исполнение заданной исследовательской темы группой преподавателей кафедр автоматизации полиграфического производства, а также печатного и послепечатного оборудования был организован регулярный научно-исследовательский семинар по изучению теоретических проблем эксплуатации полиграфического оборудования. Автор диссертации принимала активное участие в работе семинара, регулярно выступала с докладами и сообщениями. Кроме этого автор данной работы неоднократно выступала с докладами на научных конференциях МГУП, в частности на «Первой научно-технической конференции молодых ученых МГУП».

Тезисы докладов по результатам исследований были опубликованы в Санкт-Петербургском сборнике «Региональная информатика - 2004» и в сборнике трудов второй международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (Санкт-Петербург. Том 5.).

Диссертант является соавтором кафедрального отчета по госбюджетной научно-исследовательской теме «Исследование методов и средств обработки информации в интегрированных системах полиграфии», трех промежуточных отчетов по теме, заданной Министерством образования и науки РФ «Разработка теоретических основ эксплуатации полиграфического оборудования».

Результаты экспериментальных и теоретических исследований, а также разработанные методы повышения пропускной способности печатного оборудования приняты к внедрению в производственный процесс в Полтавской типографии «Печатный двор Кубани» и печатной компании РОЬ.Б.ТАК., о чем имеются соответствующие справки.

Публикации. Результаты работы опубликованы в 13 научных статьях и докладывались на 3 научных конференциях и совещаниях.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка использованных источников и приложений. Она содержит 151 страниц, 87 таблиц, 75 рисунков и 116 страниц приложений в отдельном томе.

Положения, выносимые на защиту

1. Статистические характеристики рабочих и информационных потоков для офсетных и флексографских печатных машин.

2. Разработанные математические модели функционирования печатных машин как систем массового обслуживания.

3. Методы обоснования критериев сравнительной оценки функционирования нескольких типов печатных машин при различных условиях эксплуатации.

4. Методы оптимизации эксплуатационных характеристик печатных машин.

5. Методы прогнозирования доходов от эксплуатации печатных машин.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель и детализированы задачи исследования, раскрыта научная новизна и практическая ценность работы, приведены положения, выносимые на защиту.

Здесь же изложены направления, по которым развивалась теория надежности, теория массового обслуживания, марковских и немарковских процессов. Отмечен вклад отечественных и зарубежных ученых в то или иное направление. Необходимо отметить, что работы в области теории надежности и теоретических основ эксплуатации печатного оборудования отстают от их практической потребности. К исследованиям в области теории надежности полиграфического оборудования относятся работы: A.J1. Батюшко, П.Н. Волкова, Ю.И. Якименко, В.И. Боброва, Ю.П. Голинкова, М.В. Ефимова, O.K. Постникова, O.A. Винокуровой.

Приведена оригинальная структура печатного процесса как системы массового обслуживания с учетом влияния рабочих и информационных потоков (рис. 1). Даны определения терминов, используемых в работе.

Одними из основных в работе являются понятия рабочих и информационных потоков, а также термин «идентификация». Рабочими потоками в дальнейшем будут называться переходы заказов (продукции) или машины с одного этапа технологического процесса на другой в случайные моменты времени. Информационными - потоки, представляющие собой сообщения о состояниях машин и продукции, а также сигналы управления процессами, возникающие в случайные моменты времени. Под идентификацией в работе понимается получение по экспериментальным данным модели реального объекта или процесса.

Основное внимание было уделено потокам отказов и их восстановлений. При этом отказы были классифицированы по происхождению: технологические, возникающие вследствие недостаточной отлаженности технологического процесса и разрегулирования системы управления; эксплуатационные, возникающие вследствие невнимательности и ошибок обслуживающего персонала; отказы электроники и электромеханических узлов; отказы программного обеспечения; отказы механических узлов и агрегатов. Разновидностью технологических отказов являются параметрические отказы, проявляющиеся в виде выхода некоторых параметров технологического процесса (оптической плотности, совмещения красок при многокрасочной печати, боковой приводки бумажного полотна) за пределы допусков.

Состояния машины при различных типах отказов обозначены цифрами 10, 11, 12, 15, 16, 17, 18. При этом диссертантом впервые исследовались не только отказы машины в состоянии печати, но и в состоянии приладки. Было установлено, что наиболее частыми являются технологические и эксплуатационные отказы, отказы механического оборудования возникают очень редко.

отказов во время печати (14-18)

Рис.1. Структура печатного процесса как системы массового обслуживания

В первой главе проводится комплексное экспериментальное исследование рабочих и информационных потоков офсетных и флексографских печатных машин с целью получения точечных оценок потоков (табл. 1), доверительных интервалов и функций плотности распределения (табл. 2).

В результате обработки экспериментальных данных о случайных рабочих и информационных потоках, было установлено, что все они являются потоками Пальма или потоками с ограниченным последействием. Разновидностью потоков Пальма являются потоки Эрланга. Функции плотности распределения Эрланга 1, 2 и более порядков определяются формулой:

при,,о, \ (1)

где к - порядок распределения, а а - некоторый параметр.

Интенсивность потоков,

Таблица 1

№ п/п Состояние Не$с1е1Ье^ М-(Ж5е1 Н Не1<Зе1Ье^ Зреес1та81ег БМ 74

1 Подготовка 4,35 1,95

2 Приладка 7,58 9,09

3 Печать 4,44 1,64

Наработка на отказы

4 Технологические 6,67 58,82

5 Машинные 0,04 -

Восстановление отказов

6 Технологические 40,00 50,00

7 Машинные 21,17 -

Таблица 2

Функции плотности распределения, [ч]

№ п/п Состояние Функции

Не1ёе1Ьег£ М-(Жзе1 Н Не1с1е1Ье^ 8реесЗта81ег 74

1 Подготовка /(0 = 4,35-е-4'35' ДО = 1,95-е-1,95''

2 Приладка ДО = 7,58-е-7'58'' ДО = 0,01-е /0-02

3 Печать ДО = 4,44-е"4,44' ДО = 1,64 •е-1,64''

Наработка на отказы

4 Технологические /(0 = 6,67-е"6,67' ДО = 58,82-е~58'82'

5 Машинные /(/) = 0,04-е-0'04''

Восстановление отказов

6 Технологические /(0 = 40,00 - е-40-00'' ДО = 50,00

7 Машинные ДО = 21,17 -е"21'17''

При вычислении числовых характеристик потоков в диссертационной работе использовалась стандартная методика определения доверительных интервалов, математических ожиданий и интенсивностей потоков с использованием распределения Стьюдента. Доверительные интервалы

2

оценок дисперсии определялись с использованием % - распределения. Степень достоверности точечных оценок определяется большим количеством экспериментальных данных, включенных в генеральные совокупности. Гистограммы плотности распределения потоков аппроксимировались теоретическими распределениями Эрланга различных порядков с использованием метода наименьших квадратов. Проверка гипотезы о

соответствии экспериментального закона распределения

аппроксимирующему теоретическому закону в соответствии с критерием согласия Пирсона.

Аналогичные исследования проведены для рулонных офсетных печатных машин Solna D280, Uniset-70 и машины флексографской печати Gallus ЕМ-280.

Вторая глава посвящена разработке математических моделей функционирования печатных машин с целью разработки методов оценки и повышения пропускной способности полиграфического оборудования. Разработаны марковские и немарковские модели функционирования печатных машин, модели при регулярном поступлении заявок на обслуживание, при поступлении заявок разного приоритета, разработаны модели для задач, когда потоки определяются распределением Парето.

При выборе критериев оптимальной загрузки печатной машины возможно использование большого количества целевых функций полезности: максимума относительной и абсолютной пропускной способности, доходов от функционирования машины; минимума относительного и абсолютного числа упущенных заявок, вероятности пребывания машины в состоянии отказа. Нахождение оптимального решения при множестве функций полезности относится к задачам Парето.

В диссертационной работе проанализировано множество целевых функций, являющихся аргументом абсолютной пропускной способности /)(/), абсолютного числа упущенных заявок 5(f), вероятности пребывания машины в состоянии отказа PomK(t) и интенсивности поступления заявок на обслуживание а01. Первые три аргумента являются функциями времени. В общем виде целевая функция имеет вид формулы 2.

F[a0, тахЛ(г), minB(t), min/|-Äi (/)] = тах . (2)

Комплексный аддитивный критерий целевой функции, описываемый формулой 2, где весовые коэффициенты а, Ъ, и с следует находить с использованием метода экспертных оценок, имеет следующий вид

F[a01> max A(t), minB(t), minPiAe (/)] = aA(t) - bB(t)-cPidi.

(3)

Сравнивая целевые функции при разных интенсивностях поступления заявок, можно найти интегральную функцию времени F{t), обладающую максимальным значением.

Граф переходов функционирования печатной машины при случайном поступлении заявок на обслуживание и при отказе машины в начале печати тиража изображен на рис. 2, где введены следующие обозначения: 0 -отсутствие заявки; 1 — наличие заявки; 2 - состояние подготовки печатной машины к работе; 3 - состояние приладки машины к работе; 4 - состояние печати; 5, 6, 7 - машинные отказы; 8, 9 - технологические отказы.

Система уравнений, описывающая функционирование машины определяется следующими формулами.

dP0(t)

dt

= -«о 1^0 (0 + «40 А (О.

ЛГ)

- = а, - (а23 + ¿,5)P2(i) +

dt dP)0) dt dP,U) dt

dRXt) = dt

dP6{t) dt dp] (0 dt dPj(t) dt

= ^bP3(t)-^63P6(t),

= Я47Р4(0-/"74^7(0.

«23^(0 * («34 + ¿36 + -^sW) + /"63^6 +

«34^3(0 " («40 + ¿47 + Я49)P*(0 + ^74/7 (0 + /'94С).

dt

■¿49PA(t)-V94P9(t).

CLx,

Puc. 2. Граф переходов печатной машины Heidelberg M-Offset Н

Значения интенсивностей потоков машины M-Offset Н приведены в табл.3.

Таблица 3

Значения интенсивностей потоков,

«01 var ^25 0,01 <"52 5,06

«12 10,00 ^•36 0,05 ¿'63 7,39

«23 4,35 0,02 18,20

«34 7,58 я47 0,05 -"74 8,72

«40 4,44 Я49 0,01 -"94 21,80

Значения целевых функций при различных интенсивностях поступления заявок приведены в табл. 4, отсюда следует, что оптимальное значение

пропускной способности достигается при «01 = ■ ® этом случае функция полезности обладает максимумом при всех значениях времени.

Таблица 4

Значения целевых функций

Интенсивность поступления заявок e0I, [j/]

0,5 1 2 3

1 1,57 2,13 2,11 1,60

2 1,38 1,82 1,73 1,18

3 1,29 1,67 1,54 0,95

4 1,22 1,61 1,45 0,86

5 1,23 1,58 1,41 0,82

6 1,22 1,56 1,39 0,81

7 1,22 1,56 1,29 0,80

8 1,25 1,55 1,38 0,79

Аналогичные исследования были выполнены для рулонной офсетной машины Solna D280 и машины флексографской печати Gallus ЕМ-280.

В случае если отказы возникали в конце печати тиража очередной заявки, то ее функционирование иллюстрируется графом переходов, представленным на рис. 3.

М-90

Рис. 3. Граф переходов печатной машины Heidelberg M-Offset Н

Система дифференциальных уравнений определяется следующими формулами.

dt dP\ (l) dl

-ап1Ги(1) + a4(lP4(t) + MioPi(t) + ЪО, ■-a0]P0(t)-anPx(t),

dP6U)

= «пЛО - («23 + ¿25 (') - /»52^5 С). ^^ = (О ~ И^Р, С),

ш т

= а23Р2(0-(агА + Я36 + Л38)/>3(0 + ИбЪРь + //83Л8(0. ^^ = ¿зз^С) -Ли^С), да от

= й-]4Яз(/)-(а40 +Л,7 +Л4д)Р4(1), = (0-^94^9 (О-

Значения интенсивностей поступления заявок для этой машины приведены в табл. 3.

Интегральные значения пропускной способности и числа упущенных заявок при этом представлены в табл. 5 для различных значений интенсивности поступления заявок.

Таблица 5

Интегральные значения пропускной способности и числа упущенных заявок

№ п/п «о,=0,5[Х] «oi-l[X] «0.=2[Х] *o,=3[X]

А (г) A{t) *(<) A(t) B(t) A(t)

1 0,42 0,08 0,71 0,28 1,09 0,91 0,42 0,08

2 0,79 0,21 1,29 0,71 1,89 2,11 0,79 0,21

3 1,15 0,35 1,85 1,15 2,65 3,35 1,15 0,35

4 1,50 5,03 2,39 1,61 3,38 4,62 1,50 5,03

5 1,19 0,65 2,22 2,08 4,11 5,89 1,19 0,65

6 2,19 0,81 3,45 2,55 4,83 7,17 2,19 0,81

7 2,54 0,96 3,98 3,02 5,55 8,45 2,54 0,96

8 2,89 1,11 4,51 3,49 6,26 9,74 2,89 1,11

Аналогичные исследования были проведены и для других типов печатных машин: Solna D280 и Uniset-70, Gallus ЕМ280.

При анализе функционирования машины Heidelberg Speedmaster SM 74 пришлось учитывать тот факт, что процесс приладки машины описывался распределением Релея. В этом случае задача моделирования функционирования машины является немарковской.

Немарковские задачи моделирования решались двумя методами: путем введения некоторого фиктивного состояния машины, при котором задача сводится к марковской, и при распределении Парето путем интегрирования дифференциальных уравнений по участкам.

В некоторых случаях печатный цех может функционировать в режиме регулярного поступления заявок. Решение задач функционирования печатных машин при регулярном поступлении заявок позволило найти оптимальное значение периодичности поступления заявок, при которой количество обслуженных заявок является максимальным. Эта задача решалась для всех пяти исследуемых машин.

В третьей главе разработаны рекомендации по совершенствованию методов эксплуатации печатных машин с целью повышения их надежности и пропускной способности.

В настоящее время во многих небольших типографиях редко проводится систематическое регламентное профилактическое обследование полиграфического оборудования, что наносит большой ущерб надежности и пропускной способности оборудования в процессе его эксплуатации. Профилактические проверки печатных машин следует отличать от контроля, так как при проверке необходимо производить полный останов машины, а контроль работоспособности может осуществляться в автоматическом режиме в процессе ее функционирования. В качестве критериев выбора оптимальной периодичности приняты: усредненная функция готовности

4>(Г) = ф | Ро(()Л (4)

1 о

и ожидаемые затраты на потери при проверке.

При использовании критерия максимума пропускной способности необходимо рассматривать два варианта анализа функционирования печатных машин: первый вариант, когда мелкие нарушения процесса, фиксируемые на мониторе пульта контроля машины, не устраняются; второй, когда приходится при случайных отказах производить остановку машины. Для первого случая функционирования печатной машины ишзе1-70 значения средней пропускной способности при различных временах проведения проверок Тпр приведены в табл. 6.

Таблица 6

Значения средней пропускной способности

г.М МО

Тпр=0,4ч Тпр =0,5 ч 7^=0,84

1 0,50 0,43 0,19

2 0,50 0,48 0,42

3 0,43 0,42 0,40

4 0,36 0,36 0,35

5 0,30 0,30 0,30

6 0,22 0,26 0,26

7 0,22 0,23 0,23

8 0,20 0,20 0,20

Из таблицы следует, что при всех принятых значениях Тпр оптимальным является Топт = 2ч. Аналогичные исследования были проведены и для машины 8о1па 0280. Для случая, когда происходит устранение случайных отказов по мере их появления, средняя пропускная

способность зависит не только от времени проверок, но и от интенсивности поступления заявок. Для машины Бо1па Б280 при интенсивности поступления заявок а01 = 0,4^/ средняя пропускная способность приведена в табл. 7.

Таблица 7

Значения средней пропускной способности

Г.М МО

7^=0,34 Тпр = 0Ач Т„р = 0.5 ч

1 0,62 0,54 0,46

2 0,67 0,63 0,60

3 0,66 0,64 0,62

4 0,66 0,64 0,62

5 0,65 0,64 0,63

6 0,65 0,64 0,63

7 0,65 0,64 0,63

8 0,64 0,64 0,63

Анализ полученных данных позволил сделать вывод, что в этом случае отсутствует ярко выраженный максимум средней функции готовности. По этой причине периодичность проверок следует производить один раз в течение смены. Аналогичные исследования были проведены и применительно к печатной машине ип1зе1-70.

Для определения времени оптимальной периодичности профилактических проверок в диссертационной работе был также применен метод статистических решений.

Критерий ожидаемого значения целевой функции имеет своей целью максимизировать ожидаемую прибыль или минимизировать потери при принятии решений в условиях неопределенности.

Рассмотрим задачу минимизации потерь, возникающих при случайных отказах для цеха, в котором имеется п однотипных машин, профилактический ремонт которых проводится через интервалы времени кратные. Если Р(() - вероятность отказа машины, и(/) - случайное количество отказавших машин, С\ - затраты на ремонт отказавшей машины, С2 - затраты на профилактический ремонт, то ожидаемые затраты на один интервал времени Г будут определяться формулой

ЫТ-1

X т„{^) + с2п *{Т)= '-1 т-, (5)

где /п„(;() - математическое ожидание числа отказавших машин в момент времени .

Случайная величина «(/) имеет биноминальное распределение, поэтому ее математическое ожидание будет /я„(/) = иР(/), таким образом ожидаемые затраты на интервал времени Т будут определяться неравенствами

Х(Топт-1)*Х(Топт), Х{Топт+\)±Х{Топт). (6)

Расчет этой функции для интенсивности отказов Л = 0,05 С, =100 у. е., С2= 10 у. е. приведен в табл. 8.

___Таблица 8

г.М '(</) 2 КО Х(Т)

1 0,05 0,00 500,00

2 0,07 0,05 375,00

3 0,10 0,12 366,70

4 0,13 0,22 400,00

5 0,18 0,35 450,00

Из таблицы следует, что оптимальной периодичностью проверок является Топт = 3 ч.

В четвертой главе решаются задачи прогнозирования доходов от функционирования полиграфического оборудования с применением теории марковских и немарковских процессов.

Одной из задач комплексной оценки функционирования полиграфического предприятия является показатель его рентабельности. Она определяется из соотношения производственных затрат и прибыли типографии или издательства, поэтому важную роль играет прогнозирование возможных доходов и расходов предприятия. Рассмотрим задачу прогнозирования доходов для случая, когда цех оснащен тремя печатными машинами, тогда комплекс может находиться в одном из четырех состояний: 0 - все машины работоспособны; 1 - одна машина в состоянии отказа; 2 - две машины в состоянии отказа; 3 - три машины в состоянии отказа (неработоспособны). Матрица переходов для случая, когда отказы всех машин устраняются одним ремонтником, имеет вид 0 1 2

У =

1-3 ЯШ ЗАЛ 0

//А \-{ц + 21)Л 1Ш

0 цЛ +

0 0 ц<Н

3 0 0 Лс11 \-fidt

Рассмотрим задачу, когда зарплата ремонтника 5 у'е/ , убытки от простоя

печатной машины

4У Уч у Доход от работы одной машины 40У'е/Ч ,

интенсивности отказов ^ и восстановления <" ~ 4 Х . Тогда нормы

дохода 90=120^%', 91=71 У-е/ц< чг=Яу-е/ч, Чз'-Н*'/. В табл. 9

приведены доходы от эксплуатации трех печатных машин при различном числе ремонтных рабочих.

Таблица 9

Текущее значение функции дохода

Число ремонтных рабочих Время работы, м Текущий доход, [у. е.]

Го(0 т »-2(0 Ы<)

1 2 176,02 163,38 143,59 119,05

4 339,94 327,25 307,34 282,61

6 503,80 491,11 471,20 446,46

8 661,66 654,97 635,05 610,32

2 2 186,52 176,59 166,31 152,29

4 366,91 356,97 346,69 332,67

6 547,29 537,35 527,08 513,05

8 727,67 717,74 707,46 693,44

3 2 187,08 177,28 167,48 157,68

4 368,28 358,48 348,68 338,88

6 549,48 539,68 529,88 520,08

8 730,68 720,88 711,08 701,28

Анализируя данные таблицы можно сделать вывод, что доход цеха при обслуживании машин двумя и тремя ремонтными рабочими отличается незначительно. Поэтому для рассмотренного случая целесообразно использовать двух ремонтников.

Проанализируем доходы от эксплуатации печатной машины Heidelberg M-Offset Н, обслуживаемой одним ремонтным рабочим.

Граф переходов иллюстрируется рис. 4. Значения интенсивностей потоков приведены в табл. 3.

CÜ0

Рис. 4. Граф переходов состояний печатной машины Heidelberg M-Offset Н

Цифры на графе переходов соответствуют следующим состояниям печатной машины: 0 - подготовка машины к печати; 1 - приладка машины; 2 - состояние печатания; 3, 4, 5 - машинные отказы; 6, 7 - технологические отказы.

Система дифференциальных уравнений описывается следующими формулами.

^ = <70 -«оЛ (') + «оЛ (')• ^ = ?5 + КгУг (0 (')•

т т

= „ - (а, 2 + Л, 4 + Л, 6 ) ^ (/) + Д, 4У4 (0 + Л, 6Г6 (О, - ,6 + ^ (/) - Л ,>б (|).

= <72 + «20*0С) - («20 + Ьь + ¿27 ) + <45^ (0 + *7 (')• ей о»

В состояниях 0 и 1, т.е. в процессе подготовки и приладки машины, норма дохода принимается равной нулю. Пусть норма дохода в состоянии

печати Ягнорма убытков при машинных отказах машины

9з = <?4 - <?5 = _800 у' е/ч , здесь учитываются дополнительные расходы на вызов специалиста и стоимость запасных частей, в случае технологических отказов норма убытков 96 =<77 =-150-у'

Доходы от эксплуатации при различных начальных условиях функционирования приведены в табл. 10.

Таблица 10

Доходы от эксплуатации печатной машины в различных состояниях

Доход, [>-■] Время, [ч]

0,2 0,5 - 1 1,5 2 4 6 8

"о(') 33,41 172,41 430,36 681,66 927,82 1887,21 2883,20 3775,03

т 115,82 297,02 558,84 810,69 1057,38 2017,17 2962,01 3905,51

182,07 353,28 612,81 864,51 1111,14 2071,34 3016,36 3959,12

ЪО) -146,58 -308,66 -439,75 -446,18 -370,23 321,73 1217,23 2150,41

ъО) -143,26 -295,48 -425,94 -446,06 -389,32 235,31 1100,13 2023,25

ъО) -135,04 -272,04 -378,48 -376,11 -299,62 374,82 1258,87 2188,26

ъО) 66,54 251,72 516.97 769,71 1017,15 1978,25 2923,29 3866,23

ЫО 147,02 325,52 586,11 838,34 1085,96 2046,45 2991,63 3934,58

Анализируя таблицу, можно сделать вывод, что наибольшей является прибыль от функционирования машины при условии ее готовности к печати в начале смены, т.е. без предварительной подготовки. Эта ситуация может быть возможна при условии передачи подготовленной машины от одной смены к другой. Можно также отметить, что технологические отказы мало влияют на прибыль от функционирования печатной машины.

Аналогичные исследования были проведены для машины Зреес1та51ег БМ 74, однако в этом случае для анализа функционирования печатной машины применялся метод немарковских процессов.

В заключении представлены основные результаты работы, намечены дальнейшие пути исследований и практического применения разработанных методик.

Основные выводы и результаты работы

1. Проведена идентификация автоматизированных процессов печатного производства на основе экспериментальных исследований рабочих и информационных потоков офсетных и флексографских печатных машин. Исследования выполнялись в ряде типографий в нормальных условиях эксплуатации печатных машин и в случае нарушения их работоспособности.

В результате обработки экспериментальных данных получены основные характеристики рабочих и информационных потоков: точечные оценки показателей потоков, их доверительные интервалы, плотности распределения и интенсивности потоков. При этом было установлено, что все характеристики описываются потоками Пальма и Эрланга 1, 2-го и более высоких порядков. Обнаружение потоков, подчиняющихся распределениям Эрланга 2-го и более высоких порядков, существенным образом усложняет составление и анализ функционирования печатных машин как систем массового обслуживания.

2. Выполнена идентификация процесса возникновения отказов и их устранения на печатной стадии технологического процесса.

В работе предложено классифицировать отказы по происхождению на: технологические, возникающие при недостаточной отлаженности технологического процесса, а также при разрегулировании системы управления этим процессом; эксплуатационные отказы, возникающие по причине неправильных действий или невнимательности обслуживающего персонала; отказы программного обеспечения управляющих ЭВМ; отказы электроники и электромеханического оборудования; отказы механических узлов.

В процессе исследования было отмечено, что наиболее частыми являются технологические и эксплуатационные отказы, а отказы механических узлов и агрегатов возникают очень редко.

3. Разработана оригинальная математическая модель функционирования печатной машины как системы массового обслуживания. В качестве объектов исследований были выбраны офсетные листовые и рулонные печатные машины Heidelberg M-Offset Н и Speedmaster SM 74, Solna D280 и Uniset-70, а также машина флексографской печати Gallus ЕМ-280.

При составлении структуры математических моделей как систем массового обслуживания было учтено влияние рабочих и информационных потоков. Эта структура системы массового обслуживания с учетом различных видов потоков и отказов ранее в полиграфии не рассматривалась.

При составлении структуры математической модели учитывались отказы печатной машины не только при нахождении ее в состоянии печати, но и в состоянии приладки.

Установлено, что математические модели существенным образом зависят от времени возникновения отказов: при печати в начале тиража, в середине или в конце печати тиража с одной формы.

Также определено, что математические модели сильно зависят от вида рабочих и информационных потоков. Для некоторых типов машин потоки восстановления после отказа и потоки обслуживания заявок описываются распределением Релея или распределением Парето (пуассоновским распределением, сдвинутым относительно начала координат на некоторое время /,■). В этом случае математические модели функционирования печатных машин описывались немарковскими процессами.

Разновидностью разработанных математических моделей является модель обслуживания регулярно поступающих заявок. Эта модель, в принципе, является приближенной, однако, она позволяет весьма просто находить количество обслуженных за смену заявок и оптимизировать время регулярной периодичности их поступления.

4. Обоснованы комплексные аддитивные критерии оптимизации эксплуатации печатных машин. Были выделены следующие критерии оптимизации: максимум пропускной способности, пребывания машины в работоспособном состоянии, доходов; минимум упущенных заявок и нахождения машины в состоянии отказа. Такие задачи оптимизации множества целевых функций относятся к задачам нахождения оптимума Парето.

При составлении аддитивной целевой функции весовые коэффициенты аргументов предложено находить с использованием метода экспертных оценок.

5. Разработанные в диссертационной работе методики позволяют определить следующие эксплуатационные характеристики печатных машин: относительную и абсолютную пропускную способность; относительное и абсолютное число упущенных заявок; вероятности

нахождения машины в состоянии отказа и в работоспособном состоянии; интегральное количество обслуженных и упущенных заявок в течение смены,

6. Разработана методика определения оптимальной периодичности технического обслуживания печатных машин. Для этой цели применялись два метода: метод статистических решений, относящийся к теории игр, и метод максимума функции готовности.

Методика определения оптимальной периодичности обслуживания рассмотрена для нескольких вариантов эксплуатации печатных машин (Solna D280, Uniset-70): при устранении случайно возникающих отказов в процессе функционирования; при не устранении, возникающих мелких нарушений функционирования машин, которые мало влияют на качество продукции и нормальное функционирование печатной машины.

7. В настоящей диссертационной работе предложена методика прогнозирования доходов от функционирования печатного оборудования с применением теории марковских и немарковских процессов, а также аналитического метода.

Метод марковских и немарковских процессов использовался при исследовании влияния количества ремонтных рабочих, а также влияние исходного состояния печатной машины на величину дохода от ее эксплуатации.

Аналитический метод прогнозирования применялся для случая пуассоновских распределений отказов и восстановлений, а также различных вариантов релеевских распределений отказов и восстановлений.

Задача прогнозирования доходов решалась на примере офсетных листовых печатных машин Heidelberg M-Offset Н и Speedmaster SM 74.

Публикации по теме диссертационной работы

1. Ефимов М.В., Иванова А.Е. Анализ пропускной способности печатных машин с учетом различных видов отказов II Вестник МГУП. - 2005. -№12.-С. 38-44. (0,3 пл.).

2. Ефимов М.В., Гришутин Б.К., Винокурова O.A., Иванова А.Е. Обслуживание печатной машиной заявок с различными приоритетами // Известия высших учебных заведений. Проблемы полиграфии и издательского дела. - 2004. - №3. - С. 15-20. (0,15 п.л.).

3. Ефимов М.В., Иванова А.Е., Анорова И.С. Рациональное профилактическое обслуживание печатных машин // Вестник МГУП. -2005. - №12. - С. 7-13. (0,2 п.л.).

4. Ефимов М.В., Иванова А.Е., Анорова И.С. Применение метода интегрирования уравнений по участкам при оценке доходов // Вестник МГУП. - 2005. - №12. - С. 13-26. (0,5 п.л.).

5. Ефимов М.В., Гришутин Б.К., Винокурова O.A., Иванова А.Е. Анализ влияния надежности печатных машин на их функционирование как систем массового обслуживания // Известия высших учебных заведений. Проблемы полиграфии и издательского дела. - 2004. - №2. С. 15-21. (0,25 п.л.).

6. Ефимов М.В., Иванова А.Е.. Динамика пропускной способности печатной машины как системы массового обслуживания // Известия высших учебных заведений. Проблемы полиграфии и издательского дела. - 2004. - №4. - С. 11-18. (0,3 п.л.).

7. Ефимов М.В., А.Е.Иванова, Федосеев А.Ф. О рациональном профилактическом обслуживании печатных машин // Известия высших учебных заведений. Проблемы полиграфии и издательского дела. -2005. - №3. - С. 46-50. (0,2 п.л.).

8. Иванова А.Е., Жезмер И.В. Анализ ведущих автоматизированных систем управления полиграфическим производством // Вестник МГУП. - 2005. - №12. - С. 56-64. (0,4 п.л.).

9. Иванова А.Е., Козачук Т.В. Автоматизация учета и прохождения заказов в цехе допечатной подготовки издания // Вестник МГУП. -2005. - №12. - С. 49-55. (0,4 пл.).

Ю.Иванова А.Е. Анализ доходов печатного цеха с использованием аппарата марковских процессов // Вестник МГУП. - 2005. - №3. - С. 221-226. (0,3 п.л.).

П.Иванова А.Е. Способы идентификации печатных производств // Вестник МГУП. - 2005. - №11 (дополнительный). - С. 29-31. (0,1 п.л.).

12.Михеева А.Е. (Иванова А.Е.) Математическая модель красочного аппарата ротационной печатной машины // Управление и информатика в полиграфических системах: Межведомственный сборник научных трудов. - М.: Изд-во МГУП, 2003. - С. 68-79. (0,4 п.л.).

13. Иванова А.Е. Идентификация процессов обработки заявок с учетом надежности компьютерной техники // Материалы Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы экономики и прогрессивные технологии в текстильной, легкой и полиграфической отраслях промышленности»: Сборник трудов аспирантов и докторантов. - СПб.: 2004. - Вып. 7. - С. 155-160. (0,3 п.л.).

И.Иванова А.Е. Анализ функционирования многоканальной системы массового обслуживания с учетом отказов и восстановлений цифровых печатных машин // IX Международная конференция «Региональная информатика - 2004»: Материалы конференции. - СПб.: 2004. - С. 377-378. (0,06 п.л.).

Подписано в печать 26.09.2006 г. Объем 1,5 п.л. Тираж 100 экз. Заказ № 351/269

Отпечатано в РИО.Московский государственный университет печати 127550, Москва, ул. Прянишникова, 2а

ЗАМЕЧЕННЫЕ ОПЕЧАТКИ

Стр. 11

Строка 27

Напечатано тах/■!(*), тт ), тт Р1д( (г)] = шах

Следует читать /•"[«(и, тах Л(/), ттВ(г), тт/>„„(/)] = тах

Стр. 11

Строка 31

Напечатано

Следует читать /•[аг0|< тах Л(/), ттВ(г), тш Ротк (/)] = л4(/) -ЬВ{!) -сРотк (/)

ВВЕДЕНИЕ.

1. Актуальность проблемы.

2. Состояние исследований в области теории надежности и теории массового обслуживания.

3. Разработка структуры математической модели печатного производства.

4. Предмет и задачи исследований.

5. Методы исследования и научная новизна работы.

6. Практическая ценность работы.

7. Апробация работы.

ГЛАВА 1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОЧИХ И ИНФОРМАЦИОННЫХ ПОТОКОВ.

1.1. Сбор и анализ информации о состоянии печатных машин.

1.2. Потоки Пальма и Эрланга.

1.3. Методика обработки экспериментальных данных.

1.3.1. Точечные оценки потоков.

1.3.2. Обработка данных о параметрических отказах печатных машин.

1.4. Показатели рабочих и информационных потоков листовых печатных машин.

1.4.1. Общая характеристика отказов печатных машин.

1.4.2. Методы сбора информации.

1.4.3. Типовые отказы листовых офсетных печатных машин.

1.4.4. Показатели рабочих и информационных потоков листовых офсетных печатных машин фирмы Heidelberg M-Offset Н и Speedmaster SM 74.

1.5. Показатели рабочих и информационных потоков рулонных офсетных печатных машин.

1.5.1. Виды отказов рулонных печатных машин.

1.5.2. Показатели рабочих и информационных потоков рулонных офсетных печатных машин Solna D280 и Uniset-70.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1.

ГЛАВА 2. СОСТАВЛЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПЕЧАТНЫХ МАШИН.

2.1. Задачи и принципы моделирования печатных процессов.

2.2. Обоснование критериев оптимизации загрузки печатных машин.

2.3. Марковские методы моделирования функционирования печатных машин при случайном поступлении заявок.

2.3.1. Функционирование печатной машины при отказе в начале печати тиража

2.3.2. Функционирование печатной машины при отказах в конце печати тиража

2.4. Немарковские задачи моделирования функционирования печатных машин.

2.4.1. Моделирование функционирование печатной машины Heidelberg Speedmaster SM 74 для случая, когда отказы возникают в начале печати тиража

2.4.2. Моделирование функционирования печатной машины Heidelberg Speedmaster SM 74 для случая, когда отказы возникают в конце печати тиража

2.5. Моделирование состояний печатной машины при распределении Парето.

2.6. Моделирование функционирования печатной машины при регулярном поступлении заявок на обслуживание.

2.7. Обслуживание печатной машиной заявок с различными приоритетами.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ МЕТОДОВ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПЕЧАТНЫХ МАШИН.

3.1. Задачи эксплуатации полиграфического оборудования.

3.2. Методы рационального контроля работоспособности полиграфического оборудования.

3.3. Общие принципы оптимизации времени обслуживания печатных машин.

3.3.1. Случай марковских потоков отказов и восстановлений машин.

3.3.2. Случай, когда поток отказов машины является немарковским.

3.3.3. Случай, когда плотность распределения возникновения отказа является релеевской.

Р 3.4. Применение метода статистических решений для выбора оптимального срока профилактических проверок печатных машин.

3.5. Рациональное периодическое обслуживание рулонных печатных машин.

3.5.1 Оценка оптимальной периодичности обслуживания печатной машины с учетом восстановлений после отказов.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3.

ГЛАВА 4. МЕТОДЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ДОХОДОВ ОТ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПЕЧАТНЫХ МАШИН.

4.1. Прогнозирование доходов от эксплуатации печатных машин.

4.2. Методы оценки доходов от эксплуатации печатной машины при различных начальных условиях.

4.3. Марковские задачи с доходами.

4.4. Немарковская задача прогнозирования доходов от функционирования печатных машин.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4.

Основным направлением развития и совершенствования полиграфического производства является комплексная автоматизация процессов с использованием средств электроники и. компьютерной техники.

Современное печатное производство, которое представляет собой основу технологических процессов полиграфии, характеризуется не только автоматизацией отдельных технологических процессов, но и комплексным управлением всеми процессами в целом.

Важнейшей особенностью современного полиграфического производства является стремление к интеграции отдельных этапов технологического процесса. Эта тенденция проявилась в переходе на цифровую технологию формного производства и исключении большой номенклатуры формного оборудования.

Большими перспективами обладает внедрение цифровых печатных машин, которые получают все большее распространение. Их применение позволяет перейти к интеграции обособленных и разобщенных этапов технологического процесса (допечатного и печатного) в единое целое.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4

1. В условиях рыночной экономики важной проблемой является прогнозирование доходов от эксплуатации полиграфического оборудования. В настоящей диссертационной работе для оценки доходов применяется метод теории марковских и немарковских процессов органически связанный с исследованиями, выполненными в предыдущих главах диссертации.

Метод марковских задач с доходами редко применяется для анализа доходов от функционирования различного оборудования. В полиграфии этот метод еще не применялся. В диссертационной работе содержится развитие этого метода применительно к конкретным типам полиграфических машин. При решении этой задачи исследовалось влияние количества ремонтных рабочих, а также влияние исходного состояния печатной машины на величину дохода от эксплуатации машин. Эти задачи решались для машин Heidelberg M-Offset Н и Speedmaster SM 74.

2. Задача прогнозирования доходов от эксплуатации печатных машин решалась с использованием теории марковских и немарковских процессов. В классической теории менеджмента и маркетинга полиграфического производства такие задачи ни кем не решались.

Значения доходов, рассчитанные в диссертационной работе, является (безусловно) приближенным, так как основной задачей автора являлась разработка статистической методики прогнозирования доходов. При составлении уравнений, описывающих доходы, интенсивности отказов и восстановлений принимали реальные для исследуемых машин значения, а нормы доходов при различных начальных состояниях машины принимались приближенными.

3. Прогнозирование доходов для машины Heidelberg M-Offset Н проводилось с применением теории марковских процессов, а для Speedmaster SM 74 с использованием теории немарковских процессов.

4. В диссертационной работе для анализа доходов использовался также аналитический метод прогнозирования доходов для случая пуассоновских отказов и восстановлений, а также различных вариантов релеевских отказов и восстановлений (см. приложение 13).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Идентификация полиграфического производства является одной из важнейших составляющих разделов теории эксплуатации печатного оборудования. В настоящей работе диссертант не касается вопросов идентификации отдельных технологических процессов в полиграфии, а также идентификации систем управления печатными машинами и отдельных агрегатов машин. Идентификация этих систем и агрегатов является составной частью соответствующих технических дисциплин.

Основное внимание автор работы уделяет статистическим методам анализа функционирования печатного оборудования в процессе его отказов и нормального функционирования. В связи с этим в диссертационной работе выполнены следующие основные исследования.

1. Проведена идентификация автоматизированных процессов печатного производства на основе экспериментальных исследований рабочих и информационных потоков офсетных и флексографских печатных машин. Исследования выполнялись в ряде типографий в нормальных условиях эксплуатации печатных машин и в случае нарушения их работоспособности.

В результате обработки экспериментальных данных получены основные характеристики рабочих и информационных потоков: точечные оценки показателей потоков, их доверительные интервалы, плотности распределения и интенсивности потоков. При этом было установлено, что все характеристики описываются потоками Пальма и Эрланга 1, 2-го и более высоких порядков. Обнаружение потоков, подчиняющихся распределениям Эрланга 2-го и более высоких порядков, существенным образом усложняет составление и анализ функционирования печатных машин как систем массового обслуживания.

2. Выполнена идентификация процесса возникновения отказов и их устранения на печатной стадии технологического процесса.

В работе предложено классифицировать отказы по происхождению на: технологические отказы, возникающие при недостаточной отлаженности технологического процесса, а также при разрегулировании системы управления этим процессом; эксплуатационные отказы, возникающие по причине неправильных действий или невнимательности обслуживающего персонала; отказы программного обеспечения управляющих ЭВМ; отказы электроники и электромеханического оборудования; отказы механических узлов.

В процессе исследования было отмечено, что наиболее частыми являются технологические и эксплуатационные отказы, отказы механических узлов и агрегатов возникают очень редко.

3. Разработана оригинальная математическая модель функционирования печатной машины как системы массового обслуживания. В качестве объектов исследований были выбраны офсетные листовые и рулонные печатные машины Heidelberg M-Offset Н и Speedmaster SM 74, Solna D280 и Uniset-70, а также машина флексографской печати Gallus ЕМ-280.

При составлении структуры математических моделей как систем массового обслуживания было учтено влияние рабочих и информационных потоков. Эта структура системы массового обслуживания с учетом различных видов потоков и отказов ранее в полиграфии не рассматривалась.

При составлении структуры математической модели учитывались отказы печатной машины не только при нахождении ее в состоянии печатания, но и в состоянии приладки.

Установлено, что математические модели существенным образом зависят от времени возникновения отказов: при печати в начале тиража, в середине или в конце печати тиража с одной формы.

Также определено, что математические модели сильно зависят от вида рабочих и информационных потоков. Для некоторых типов машин потоки восстановления после отказа и потоки обслуживания заявок описываются распределением Релея или распределением Парето (пуассоновским распределением, сдвинутым относительно начала координат на некоторое время tt). В этом случае математические модели функционирования печатных машин описывались немарковскими процессами.

Разновидностью разработанных математических моделей является модель обслуживания регулярно поступающих заявок. Эта модель, в принципе, является приближенной, однако, она позволяет весьма просто находить количество обслуженных за смену заявок и оптимизировать время регулярной периодичности их поступления.

4. Обоснованы комплексные аддитивные критерии оптимизации эксплуатации печатных машин. Были выделены следующие критерии оптимизации: максимум пропускной способности, пребывания машины в работоспособном состоянии, доходов; минимум упущенных заявок и нахождения машины в состоянии отказа. Такие задачи оптимизации множества целевых функций относятся к задачам нахождения оптимума Парето.

При составлении аддитивной целевой функции весовые коэффициенты аргументов предложено находить с использованием метода экспертных оценок.

5. Разработанные в диссертационной работе методики позволяют определить следующие эксплуатационные характеристики печатных машин: относительную и абсолютную пропускную способность; относительное и абсолютное число упущенных заявок; вероятности нахождения машины в состоянии отказа и в работоспособном состоянии; а также интегральное количество обслуженных и упущенных заявок в течение смены.

6. Разработана методика определения оптимальной периодичности технического обслуживания печатных машин. Для этой цели применялись два метода: метод статистических решений, относящийся к теории игр, и метод максимума функции готовности.

Методика определения оптимальной периодичности обслуживания рассмотрена для нескольких вариантов эксплуатации печатных машин (Solna D280, Uniset-70): при устранении случайно возникающих отказов в процессе функционирования; при не устранении, возникающих мелких нарушений функционирования машин, которые мало влияют на качество продукции и нормальное функционирование печатной машины.

7. В настоящей диссертационной работе предложена методика прогнозирования доходов от функционирования печатного оборудования с применением теории марковских и немарковских процессов, а также аналитического метода.

Метод марковских и немарковских процессов использовался при исследовании влияния количества ремонтных рабочих, а также влияние исходного состояния печатной машины на величину дохода от ее эксплуатации.

Аналитический метод прогнозирования применялся для случая пуассоновских распределений отказов и восстановлений, а также различных вариантов релеевских распределений отказов и восстановлений.

Методика прогнозирования доходов рассматривалась на примере офсетных листовых печатных машин Heidelberg M-Offset Н и Speedmaster SM 74.

1. Баруча-Рид А.Т. Элементы теории марковских процессов и их приложения: Пер. с англ. / Под ред. А.Н.Ширяева. М.: Наука, 1969.

2. Барлоу Р., Прошан Ф. Математическая теория надежности: Пер. с англ. / Под ред. Б.В.Гнеденко. М.: Сов. радио, 1975.

3. Бек Н.Н., Голенко Д.И. Статистические методы оптимизации в экономических исследованиях. М.: Статистика, 1971.

4. Бендат Дж., Пирсол А. Измерение и анализ случайных процессов: Пер. с англ. М.: Мир, 1974.

5. Бешелев С.Д., Гурвич Ф.Г. Математико-статистические методы экспертных оценок. М.: Статистика, 1980.

6. Бобров В.И. Теоретические основы структурного синтеза автоматизированных систем машин полиграфического производства. Монография. М.: Изд-во МГУП, 2004.

7. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. М.: Наука, 1968.

8. Вентцель Е.С. Исследование операций. М.: Сов. радио, 1972.

9. Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Прикладные задачи теории вероятностей. М.: Радио и связь, 1983.

10. Ю.Винокурова, О. А. Идентификация автоматизированных процессов переработки информации в полиграфии: Дис. канд. техн. наук-М.: 2002.

11. П.Вознесенский В.А., Ковальчук А.Ф. Принятие решений по статистическим моделям. М.: Статистика, 1978.

12. Волков П.Н. Статистический метод оценки технического состояния объектов полиграфического оборудования в процессе эксплуатации. Управление качеством и надежностью полиграфического оборудования // Сборник научных трудов. М.: Изд-во МПИ, 1988.

13. Гасов В.М., Цыганенко A.M. Информационные технологии в издательском деле и полиграфии: Учебн. пособие для вузов: В 2-х кн. М.: Изд-во МГАП «Мир книги», 1998,1999.

14. Гехман Ч. Рабочий поток. Пер. с англ. Зверева Е.Н., Коваленко А.Н. / Под ред. Коваленко А.Н. М.: Изд-во МГУП, 2004.

15. Голинков Ю.П., Нгуен Тхи Тху Ханг. Оптимальная тактика замены производственного оборудования на полиграфических предприятиях // Известия вузов. Проблемы полиграфии и издательского дела. 2001. -№1-2.

16. Голинкевич Т.А. Прикладная теория надежности. М.: Высшая школа, 1985.

17. ГОСТ 27.-83. Надежность в технике. Основные понятия, термины и определения. М.: Изд-во стандартов, 1983.

18. Гультяев А.К. Имитационное моделирование в среде Windows. СПб.: Корона принт, 1999.

19. Допечатное оборудование. Печатные системы фирмы Heidelberg: Учебное пособие / В.И. Штоляков, Ю.Н. Самарин, Н.П. Сапошников и др. М.: Изд-во МГУП, 2000.

20. Дружинин Г.В. Надежность автоматизированных производственных систем. -М.: Энергоатомиздат, 1986.

21. Дьяконов В. Mathcad 8/2000: Специальный справочник. СПб.: Питер, 2000.

22. Ефимов М.В. Автоматизированное управление полиграфическим производством: Учебник для вузов. М.: Изд-во МГУП «Мир книги», 1998.

23. Ефимов М.В., Шурыгин В.Н. Идентификация и диагностика систем. М.: Изд-во МГУП, 2005.

24. Ефимов М.В., Иванова А.Е. Анализ пропускной способности печатных машин с учетом различных видов отказов // Вестник МГУП. 2005. №12.

25. Ефимов М.В., Гришутин Б.К., Винокурова О.А., Иванова А.Е. Обслуживание печатной машиной заявок с различными приоритетами // Известия вузов. Проблемы полиграфии и издательского дела. 2004. - №3.

26. Ефимов М.В., Иванова А.Е., Анорова И.С. Рациональное профилактическое обслуживание печатных машин // Вестник МГУП. 2005. - №12.

27. Ефимов М.В., Иванова А.Е., Анорова И.С. Применение метода интегрирования уравнений по участкам при оценке доходов // Вестник МГУП.-2005.-№12.

28. Ефимов М.В. Теоретические основы переработки информации в полиграфии: Учебник для вузов: В 2-х кн. М.: МГУП, 2001.

29. М.В.Ефимов, Б.К.Гришутин, О.А.Винокурова, А.Е.Иванова. Анализ влияния надежности печатных машин на их функционирование как систем массовогообслуживания // Известия вузов. Проблемы полиграфии и издательского дела. 2004. - №2.

30. М.В.Ефимов, А.Е.Иванова. Динамика пропускной способности печатной машины как системы массового обслуживания // Известия вузов. Проблемы полиграфии и издательского дела. 2004. - №4.

31. Ефимов М.В., А.Е.Иванова, Федосеев А.Ф. О рациональном профилактическом обслуживании печатных машин // Известия вузов. Проблемы полиграфии и издательского дела. 2004. - №2.

32. Ефимов М.В., Толстой Г.Д. Автоматизация технологических процессов полиграфии: Учебник для вузов. М.: Книга, 1989.

33. Ефимов М.В., Федосеев А.Ф., Анорова И.С. Анализ функционирования печатной машины при технологических отказах. Проблемы полиграфии и издательского дела. 2005. - №1.

34. Иванова А.Е. Способы идентификации печатных производств // Вестник МГУП. 2005. - №11 (дополнительный).

35. Иванова А.Е. Анализ функционирования многоканальной системы массового обслуживания с учетом отказов и восстановлений цифровых печатных машин // IX Международная конференция «Региональная информатика 2004»: Материалы конференции. - СПб.: 2004.

36. Иванова А.Е., Жезмер И.В. Анализ ведущих автоматизированных систем управления полиграфическим производством // Вестник МГУП. 2005. -№12.

37. Иванова А.Е., Козачук Т.В. Автоматизация учета и прохождения заказов в цехе допечатной подготовки издания // Вестник МГУП. 2005. - №12.

38. Иванова А.Е. Анализ доходов печатного цеха с использованием аппарата марковских процессов // Вестник МГУП. 2005. - №12.

39. Киппхан Г. Энциклопедия по печатным средствам информации. Технология и способы производства. М.: Изд-во МГУП, 2003.

40. Клейнен Дж. Статистические методы в имитационном моделировании / Под ред. Адлера Ю.П. и Варыгина В.Н. Вып. 1, 2. М.: Статистика, 1978.

41. Коваленко А.Н. Управление рабочими потоками: Учебное пособие. М.: Изд-во МГУП, 2004.

42. Кондратов В.Е., Королев С.Б. MATLAB как система программирования научно-технических расчетов. СПб.: Мир, 2002.

43. Листовые офсетные печатные машины. Печатные системы фирмы Heidelberg: Учебное пособие / Л.Ф. Зирнзак, Л.Л. Леймонт, Ю.Н. Самарин, В .И. Штоляков. М.: Изд-во МГУП, 1998.

44. Лившиц Н.А., Пугачев В.Н. Вероятностный анализ систем автоматического управления: В 2-х т.- М.: Советское радио, 1963.- Т.1.

45. Лифшиц А.Л., Мальц Э.А. Статистическое моделирование систем массового обслуживания. М.: Советское радио, 1978.

46. Льюнг Л. Идентификация систем. Теория для пользователя: Пер. с англ. / Под. ред. Я.З. Цыпкина. М.: Наука, 1991.

47. Меняев М.Ф. Информационные технологии управления : Учебное пособие: В 3 кн.: Книга 3: Системы управления организацией. М.: Омега-Л, 2003.

48. Мирский Т.Я. Аппаратурное -определение характеристик случайных процессов. М.: Л.: Энергия, 1967.

49. Михайлов А.В. Эксплуатационные допуски и надежность в радиоэлектронной аппаратуре. М.: Сов. радио, 1970.

50. Михеева А.Е. (Иванова А.Е.) Математическая модель красочного аппарата ротационной печатной машины // Управление и информатика в полиграфических системах: Межведомственный сборник научных трудов. -М.: 2003.

51. Надежность автоматизированных систем управления / Под редакцией Я.А. Хетагурова. -М.: Высшая школа, 1979.

52. Надежность и эффективность в технике: Справочник: В Ют. / Под. ред. .В. Апполонова. М.: Машиностроение, 1989. Т 7.

53. Послепечатное оборудование. Печатные системы фирмы Heidelberg: Учебн. пособие / В.И. Бобров, Г.Б. Куликов, Е.В. Одинокова, Д.А. Пергамент, А.Ф. Федосеев. М.: Изд-во МГУП, 2000.

54. Погребинский С.Б., Стрельников В.П. Проектирование и надежность многопроцессорных ЭВМ. -М.: Радио и связь, 1988.

55. Подобед Д.О. Статистика отказов полиграфического оборудования при производстве упаковочной продукции из картона // Известия вузов. Проблемы полиграфии и издательского дела. 2004. - №2.

56. Положение о планово-предупредительном ремонте оборудования предприятий полиграфической промышленности. М.: Книга, 1980.

57. Пустыльник Е.И. Статистические методы анализа и обработки наблюдений. М.: Наука, 1968.

58. Саати Т.Л. Элементы теории массового обслуживания и ее приложения. -М.: Сов. радио, 1966.

59. Сандлер Дж. Техника надежности систем. М. Наука, 1966.

60. Степанов С.В. Профилактические работы и сроки их проведения. М. Сов. радио, 1972.

61. Таха X. Введение и исследование операций. М.: Мир, 1985.

62. Технические средства переработки текста и иллюстраций: Учебник для вузов / Под ред. М.В.Ефимова. М.: Изд-во МГАП «Мир книги», 1994.

63. Узилевский В.А. Электроника, телевидение и связь в полиграфии. Л.: Лениздат, 1981.

64. Федосеев А.Ф. Оценка стабильности и точности работы рулонной офсетной машины. Управление качеством и надежностью полиграфического оборудования // Сборник научных трудов. М.: Изд-во МПИ, 1988.

65. Феллер В. Введение в теорию вероятностей и ее приложения: В 2-х т. / Пер. с англ. -М.: Мир, 1984.

66. Хан Г., Шапиро С. Статистические методики в инженерных задачах. М.: Мир, 1969.

67. Хинчин А.Я. Работы по математической теории массового обслуживания. -М.: Физматгиз, 1963.

68. Цыганенко A.M. Введение в автоматизацию редакционно-издательских процессов. М.: Книга, 1990.

69. Червонный А.А., Лукьященко В.И., Коткин Я.В. Надежность сложных систем. -М.: Машиностроение, 1976.

70. Черпаков Б.И. Эксплуатация автоматических линий. М.: Машиностроение, 1990.

71. Чистов В.В., Волков А.Л. Теория принятия решений. М.: Изд-во МГУП, 2002.

72. Якименко Ю.И. Некоторые вопросы теории надежности печатного оборудования. Управление качеством и надежностью полиграфического оборудования // Сборник научных трудов. М.: Изд-во МПИ, 1988.

73. Ястребеницкий М.А, Иванова Г.М. Надежность автоматизированных систем управления технологическими процессами. М.: Энергоатомиздат, 1989.

74. Яшков С.Ф. Анализ очередей в ЭВМ. М.: Радио и связь, 1989.77. Интернет-источники.1. Утверждаю1. Генеральный директор

75. POL.S.TAJJ. Printing Company "Одинов В.Б.2006г.1. АКТ ВНЕДРЕНИЯ

76. В процессе применения данная методика показала хорошую адаптацию и удобство использования в печатном производстве типографии.

77. ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПЕЧАТИ1. На правах рукописи1. ИВАНОВА АННА ЕВГЕНЬЕВНА

78. ИДЕНТИФИКАЦИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ПРОЦЕССОВ ПЕЧАТНОГО ПРОИЗВОДСТВА

79. Специальность 05Л 3.06. Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (полиграфическое производство)