автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Методы управления на основе коллективных решающих правил в задачах автоматизации производств дискретного типа

Введение

Глава I. МОДЕЛИ И МЕТОДЫ КОЛЛЕКТИВНОГО ВЫБОРА И ЗАДАЧИ

АНАЛИЗА КОЛЛЕКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ.

§ 1.1. Модели и методы коллективного выбора и задачи анализа коллективных решений .(РР?РР).

§ 1.2. Некоторые условия существования мажоритарных решений.

Выводы.

Глава 2. ЗАДАЧИ АНАЛИЗА КОЛЛЕКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ.

§ 2.1. Обеспечение корректируемости коллективных многокритериальных решений.

2.1.1. Задача выбора корректировки на упорядоченном множестве при дефиците ресурсов . 31 ; 2.1.2. Задача корректировки решений в условиях распределения ограниченных ресурсов.

§ 2.2. Управление исходами многоэтапных процедур коллективного выбора

2.2.1. Структура процедуры последовательного коллективного выбора.

2.2.2. Структура процедуры многократного коллективного выбора.

2.2.3. Неинвариантность процедур последовательного коллективного выбора.

2.2.4. Частный случай процедуры последовательного коллективного выбора с ограничениями множества дисциплин и множества X допустимых вариантов.

2.2.5. Неинвариантность процедур многократного коллективного выбора.

2.2.6. Задача управления исходами последовательного коллективного выбора.

2.2.7. Задача управления исходами многократного коллективного выбора.

§ 2.3. Возможная связь постановок задач анализа решений.

Выводы.

Глава 3. АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЗАДАЧ АНАЛИЗА

КОЛЛЕКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ.

§ 3.1. Алгоритм процедуры коллективного выбора.

§ 3.2. Алгоритм выбора корректировки на упорядоченном множестве.

§ 3.3. Алгоритм выбора корректировки в условиях распределения ограниченных ресурсов.

§ 3.4. Алгоритм оптимизации исходов последовательного коллективного выбора.

Выводы.

Глава 4. ПРОЦЕДУРЫ ОПЕРАТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ КОРРЕКТИРОВАНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА В К0НВЕЙЕРН0-СБ0Р0ЧН0М АВТОМОБИЛЬНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ И ГИЕКОПЕРЕСТРАИВАЕМОМ СБОРОЧНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ . Юб

§ 4.1. Проблемы оперативного планирования, управления и корректирования сборочного процесса.Ю

§ 4.2. Оперативное корректирование многономенклатурных графиков сборки в условиях дефицита сборочных ресурсов.И

4.3. Оперативное корректирование многономенклатурных графиков сборки в условиях ограничения сборочных ресурсов.

§ 4.4. Оперативное управление формированием сборочных комплектов в условиях ограничения сборочных ресурсов.

Выводы.

В настоящее время при решении задач комплексной автоматизации производств дискретного типа широко применяются вычислительная техника, робототехнические системы, средства гибкой автоматизации технологических процессов. Вследствие роста сложности дискретных, в частности, сборочных производственных систем, а также внедрения гибкой технологии, усложнились задачи управления такими системами, что требует разработки новых эффективных подходок к их решению, основанных на учете ряда особенностей этих систем. К таким особенностям можно отнести: I) получение исходов управленческих решений на основе коллективного взаимодействия как единиц сборочного и комплектующего оборудования, так и лиц, отвечающих за различные этапы программы сборки и сбыта изделий; 2) оценку ис-' ходов решений по многим критериям - производственным, сбытовым и т.п.; 3) принятие решений в условиях ограниченного времени; 4) необходимость анализа "вручную" больших массивов разнообразных данных для принятия решений. Построение моделей и методов управления в таких системах в работе основывается на интенсивно развивающихся в настоящее время теории принятия решений и методах векторной оптимизации (многокритериального и коллективного выбора вариантов).

Цель работы состоит в разработке методов управления производствами дискретного типа на основе коллективных решающих правил, реализуемых на ЭВМ, и решении на основе этих методов ряда задач группового управления как традиционными кон-вейерно-сборочными, так и перспективными гибкими сборочными производствами. Построение таких методов требует решения формулируемых в работе задач задач анализа коллективных решений, в которых исследуется проблема адаптации оптимизируемых решений к изменениям предположений и условий, априорно заложенных в модель выбора.

Методы исследования сформулированных проблем включают методы теории принятия решений, теории многокритериального и коллективного выбора вариантов (векторной оптимизации), теории бинарных отношений, формальные средства дискретной оптимизации. Построение моделей и методов управления сборочным производством в работе ориентировано на использование человеко-машинных процедур принятия решений и их реализации на малых микропроцессорных ЭВМ.

В работе исследуются дискретные сборочные производства, такие как обычное конвейерно-сборочное производство и перспективное гибкоперестраиваемое сборочное производство. Для рассматриваемых многономенклатурных производств, обладающих свойством гибкости по модификациям выпускаемых изделий, характерна тенденция к расширению номенклатуры модификаций изделий в сочетании с ее быстрой сменяемостью. Изделия поступают на сборку, как правило, небольшими партиями. Обеспечение высокого уровня заделов для питания сборочных линий по широкой номенклатуре комплектующих единиц в таких условиях становится принципиально невозможным по экономическим соображениям. С другой стороны снижение уровня заделов неизбежно приводит к динамически возникающим ситуациям отсутствия необходимого числа комплектующих единиц для реализации сборочных программ. В подобных ситуациях сборочные программы, полученные на основе решения зддач оперативного календарного планирования, нуждаются в коррекции. Т.о. для исследуемых производств актуальна разработка оперативных процедур коррекции таких программ, реализуемых на ЭВМ. В то же время в условиях исследуемого производства (высокая мощность, многономенклатурность), учитывая перспективу применения малых и микро-ЭВМ, существенно важно создание эффективных вычислительных алгоритмов решения задач оперативной коррекции.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений.

Выводы

На основании исследованных моделей и алгоритмов разработаны процедуры оперативного принятия решений и управления на основе коллективных решающих правил, внедренные в автоматизированную систему управления конвейерно-сборочным производством легковых автомобилей и в проект системы управления гибким сборочным производством измерительных приборов. В результате решены следующие практические задачи:

- оперативное корректирование сменных и внутрисменных многономенклатурных графиков сборки и сбыта легковых автомобилей, а также оперативное управление формированием сборочных комплектов в условиях дефицита и распределения ограниченных сборочных и сбытовых ресурсов на ПО "Москвич";

- оперативное корректирование внутрисменных графиков сборки манометров, а также оперативное управление формированием сборочных ресурсов для гибкого сборочного производства манометров на ПО "Теплоконтроль" (г.Казань), проектируемого НИИТехноприбором Минприбора СССР (г.Смоленск).

§ Модель Кузов Двигатель Управл. Обозначения

21381 С 408 Л а -» 21383 С 408 Р в

21363 У 408 Р с

1 2136 У 408 Л с/

5 2137 У 412 ' Л е 5 21372 У 412 п /

7 21373 У - 412 р 3

3 2140 с 412 Л к

21402 с 412 п 1 о 21403 с 412 Р к и 2734 ■ ф 412 л г

26342 ф 412 п /71 з 27345 п 412 п п.

4 2733 ф 408 л 0

5 27334 п 408 - ■ л Р

Матрица состава модификации автомобиля "Москвич".

Матрица смежности II

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей работе изложены результаты исследований моделей коллективного выбора и вопросов их применения для решения ряда задач группового управления конвейерно-сборочными и гибкими сборочными производствами. Получены следующие основные результаты.

1. Сформулированы условия существования коллективных решений по ряду решающих правил. Предложен алгоритм выбора гарантированно существующих коллективных решений, базирующийся на выполнении этих условий.

2. Исследованы модели многоэтапного коллективного выбора, доказана неинвариантность исходов такого выбора относительно порядка его осуществления для ряда распространенных решающих правил. На основе изученных свойств сформулированы задачи управления исходами выбора для различных моделей многоэтапных процедур.

3. Сформулированы два класса задач анализа коллективных решений - обеспечения корректируемое™ решений и управления исходами многоэтапных решений; предложены методы решения задач, основанные на использовании оригинальных моделей оптимального выбора вариантов.

4. Разработаны вычислительные алгоритмы решения задачи управления исходами последовательного выбора, а также задачи обеспечения корректируемости решений в условиях распределения ограниченных ресурсов на основе метода динамического программирования. Предложен простой эвристический вычислительный алгоритм решения задачи обеспечения корректируемости решений на упорядоченном множестве элементов. Получены экспериментальные оценки трудоемкости алгоритмов, подтверждающие их эффективность при решении рассмотренных практических задач.

5. На основе разработанных алгоритмов построены человеко-машинные процедуры принятия коллективных решений, реализованные на малых микропроцессорных ЭВМ.

6. Решены следующие задачи группового управления обычным конвейерно-сборочным и гибким сборочным производствами с использованием моделей коллективного выбора, которые пока еще недостаточно применяются в управлении производственными системами:

- оперативное корректирование сменных и внутрисменных многономенклатурных графиков сборки и сбыта легковых автомобилей, а также оперативное управление формированием сборочных комплектов в условиях дефицита и распределения ограниченных сборочных и сбытовых ресурсов на ПО "Москвич". Годовой экономический эффект от использования алгоритмов в составе АСУ "Москвич" составил 100 тыс.рублей;

- оперативное корректирование внутрисменных графиков сборки манометров, а также оперативное управление формированием сборочных комплектов в условиях распределения ограниченных сборочных ресурсов для гибкого сборочного производства манометров на ПО "Теплоконтроль" (г.Казань), проектируемого НИИТехноприбором Минприбора СССР (г.Смоленск).

1. Макаров И. M. Системные исследования и автоматизация управления. - В кн.:Будущее науки- - М.,:Знание, 1973,вып.6,с. 41-57.

2. Макаров Й.М., Виноградская Т.Н., З^гбчинский A.A., Соколов В.Б.-Теория выбора и принятия решений. М.: Наука, 1982, 327 с.

3. Емельянов C.B., Наппельбаум Э.Л. Методы управления сложными системами. Принципы рационального коллективного выбора. Итоги науки и техники: Техническая кибернетика, т. 10. М. : Наука, 1980, 238 с.

4. Ларичев О.И. Наука и искусство принятия решений.- М. :Наука, 1979, 200 с.

5. Льюс Р.Д., Райфа Г. Игры и решения. Введение и критический обзор. М. : Изд.иностр. лит., 549 с.

6. Кини Р.Л., Райфа X. Принятие решений при многих критериях: Предпочтения и замещения.- М. : Радио и связь, 1981, 560 с.

7. Айзерман М.А., Малишевский A.B. Некоторые аспекты общей теории выбора лучших вариантов. Препринт. М.: йн-т проблем управления, 1980, 36 с.

8. Миркин Б. Г. Проблема группового выбора,- М. : Наука, 1974, 256с.

9. Березовский Б.А., Борзенко В.И., Кемпнер Л.Н. Бинарные отношения в многокритериальной оптимизации.- М. : Наука, 1981, .

10. Ларичев И.И. Человеко-машинные процедуры принятия решений (Обзор). Авто.матика и телемеханика, 12,1971,$ 12,с. 130-140.

11. Макаров И.М., Озерной В.М., Ястребов А.П. Принятие решенияо выборе варианта сложной системы автоматического управления. Автоматика и." телемеханика, 1971, $2, с.45-56.

12. Емельянов C.B. и др. Выбор рациональных вариантов технологических схем шахт при наличии большого числа критериев. Известия высших учебных заведений. Горный журнал, 1972,1. Л 5, с.33-52.

13. Растригин Л.А., Эренштейн Р.Х. Метод коллективного распознавания.- М.: Энергоиздат, 1981, 80 с.

14. Розенман М.И. Методы принятия групповых решений при наличии ЛИР (обзор), сб.трудов, вып. £ 5. Многокритериальный выбор при решении слйбоструктуризованных проблем. ВНИЙСИ. М., 1978, с.38-42.

15. Райфа Г. Анализ решений. Введение в проблему выбора в условиях неопределенности.- М.:Наука, 1977, 407 с.

16. Грезер Д.М., Фереджон Д.А. Слабая независимость выбора от пути. Техническая кибернетика: Экспресс-информация. М.: ВИНИТИ, 1978, №20, с.4-9.

17. Подиновский В.В., Ногин В.Д. Парето-оптимальные решения многокритериальных задач.- М.': Наука, 1982, 254 с.

18. Смирнов В.А., Герчиков C.B., Соколов В.Г. Оценка надежности и маневренных качеств плана.- Новосибирск: Наука, 1978,318 с.

19. Шоломов Л. А. Применение логических методов в задачах последовательного выбора. Препринт. М.: ВНИИСИ, 1980, 76 с.

20. Якимец В.Н. Исследование морфологического пространства вариантов системы. В кн. : Модели и методы формирования и многокритериального выбора предпочтительных вариантов систем.

21. М.: ВНИИСИ, 1981, вып.1, с.6-23.

22. Вентдель Е.С. Исследование операций: Задачи, принципы, методология. М.: Наука, 1980, 208 с.

23. Бурков В.Н., Ловецкий С.Е. Методы решения экстремальных задач комбинаторного типа (обзор). Автоматика и телемеханика 1968, Ш, с.63-72.

24. Макаров И.М., Рахманкулов В. 3. Проблемы реализации комплексных проектных решений. В кн.: Модели управления и их реализация в АСУ. М.: Ин-т проблем управления, 1979,вып.20, с. 91-103.

25. Блинов С.А., Назаретов В.М. Коллективный выбор в задачах оперативного управления. В кн.: Модели управления и их реализация в АСУ. М.: Ин-т проблем управления, 1979, вып. 20, с. II2-I2I.

26. Блинов С.А. Синтез законов управления при несравнимых критериях качества. В кн.: Теория автоматического управления. - М.: МИРЭА, 1979, с. 196-201.

27. Блинов С.А., Кантор В.И. Корректируемость планов в оперативном управлении выпуском и сбытом продукции. В кн.: УШ Всесоюзное совещание по проблемам управления: Список докл.

28. М.: Таллин: Ин-т проблем управления: Госплан ЭССР, 1980, кн. 2, с. 27.

29. Макаров И.М., Кантор В.И. АСУ "Москвич" . Автоматика и телемеханика, 1979, $6, с. 162-170.

30. Рахманкулов В.З., Блинов O.A. Управление реализацией исходов последовательного коллективного выбора. В кн.: Проблемы и методы принятия решений в организационных системах управления. : Тез. докл. М.-.Звенигород, :ВНИИСИ, 1981, с.87-88.

31. Рахманкулов В.З., Блинов С.А. Управление реализацией ожидаемых исходов многократного коллективного выбора. В кн.: Проблемы и методы принятия решений в организационных системах управлениям Труды конф. М.: ВНИИСИ, 1982, с.38 - 46.

32. Рахманкулов В.З., Октябрьский A.B., Блинов С.А. Управление реализацией исходов многокритериального и коллективного выбора. В кн.: Методы разработки системы норм и нормативовв планировании гражданской авиации.: Тезисы докл. М.: ГосНИЙГА, 1982, с.81.

33. Белоцерковский О.М., Макаров й.М. Робототехника и гибкопере-страиваемая технология.:;- М.: Знание, 1982, 69 с.

34. Макаров И.М. Робототехника: проблемы и перспективы. Вестник АН СССР, 1982, №5, с.51-60.

35. Обзор гибких систем автоматизированной сборки. Робототехника: Экспресс-информация, М.: ВИНИТИ, 1983, $3, с.9-12.

36. Arrow K.J. Social Choice and Individual Values, II ed.Hew Haven-London, Yale Univ. Press, 1972, p.124.

37. Sen A.K. Collective Choice and Social Bellffare. Edinburg. Oliver and Boyd, 1970, p.225.

38. Pattanaik P.K. Voting and Collective Choice. Some Aspects of the Group Decision Making. Cambridge, Univ. press, 1971, p.184.

39. Pishburn P.C. The Theory of Social Choice. Princeton Univ. Press, Princeton, 1973, p.264.

40. Sew A.K. Social Choice theory reexamination. Econometri-ca, 1977, 45, N 1, pp.1553-1584.

41. Richelson J.T. A Comparative Analyses of Social Choice Functions-1,11. Behavioral Science, 1975, V 20, 331-337.

42. Functions-Ill. Behavioral Science, 1970, V 23, N3,pp.412-416.

43. Pishburn P.C. Conditions on Preferences That Garanteea Simple Majority Winner. J. Mathematical Sociology, 1973, V2, H1,pp.105-112.

44. Young H.P.,Livenglick A.A. Consistent extention of Condorcet's election principle. IIASA Research Report RR 77-15. International Institute for Applied Systems Analyses, laxenburg, 1977,pp.32.

45. Pishburn P.C. The Theory of representative majority decision. Econometrica, 1971, 38, N2, 273-284.

46. Bodily S.E. Collective Choice with multidimensional consequences. Massachusetts Institute Technology. Operations

47. Reseach Center, Technical Report N127, 1976, p.318.

48. Nakayama N.,etc. Methodology for Group Decision Supportwith Application to Assesment of Residental Environment. IEEE Transaetitions on SMC, 1979, V SMC-9, N9,pp.205-231.

49. Dyer J.R.,Myles R.F. An Actual Application of Collective

50. Choice Theory to the Selection of Trajectories for the Mariner Jupiter/Saturn 1977 Project. Operations Research, 1976,V 24, pp.220-244.

51. Sen A.K. On Weights and Measures. Informational Constraints in Social Wellfare Analyses. Econometrica. 1977,45,^7, 1539-1572.

52. Kramer G.H. On a Class of Equilibrium Conditions for Majority

53. Rule, Econometrica, 1973,V41,pp.285-297.

54. McKelvey R.D. Intransitivities in Multidimensional Voting Moddls and Some Implications for Agenda Control. J. of Econom. Theory, 1977, V12, H3, pp.472-482.

55. Plott C.R., Levine. A Model of Agenda Influence on Commitee decisions. American Economic Review, 1978, N68,pp.146-159.

56. Gillet. Collective Indecision. Behavioral Science, 1977, V22, N6, pp.351-356.