автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.16, диссертация на тему:Модель оптимизации в задачах выбора и распределения ресурсов технологических систем

¿9 \1 9 %

ВОРОНЕЖСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рутсописи

АРБУЗОВ Семен Петрович

ЮДЕЛЬ ОПТИМИЗАЦИИ В ЗАДАЧАХ ШВОРА И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ РЕСУРСОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Специальность 05.13.16 Пр!!м?иэ!!вз ЕЫЧИСЙНеДЬПОЙ ТРХИИКИ,

мате»ат1гт°<',!-.сгс нодэжровглгл 'л ь-лематпчзских методов з нпучньх исел^довгшяж: (з отрасла архаических наук)

Автореферат

диссертации на соиасанив ученой степени кгиштаата технических наук

Воронеж - 1992

Работа выполнена в Воронежском технологическом институте.

Научный руководитель

Научный консультант

Официальные оппоненты -

Ведущая организация

доктор технических наук, профессор Е Е Сысоев

кандидат технических наук, доцент ¡0. С. Сербулов

доктор технических наук, профессор Е. П. Чураков

кандидат технических наук, доцент Е А. Приходай

Воронежское опытно-конструкторское бюро автоматики

Защита состоится " 19" ноября 1992 г. на заседании специализированного совета К 063.90.02 в Вороненком технологическом институте по адресу : 394017, г. Воронеж, пр. Революции 19.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотека Воронежского технологического института.

Автореферат разослан "/£_" октября 1992 года

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук

Самойлов ЕМ.

РОССИЙСКАЯ i

ЙИ.БЛИОТ '^ЯАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. При синтезе и функционировании различных ологических систем ( ТС) исследователю, как правило, требует-сушествлять процесс выбора и распределения ресурсов, в рамках изации которого происходит назначение каждому .элементу оисте-определенных видов и объемов- данных ресурсов. Необходимость ния этой проблемы связана с тем, что любой системе, в том чис-С, для выполнения поставленных перед ней целей требуются раз-ого рода средства, которые ограничены в своих размерах. Несо-тствие ле целей системы ее ресурсным возможностям определяет уга проблему, решение которой обычно основывается на приме-и различных средств и методов математического моделирования.

Существует большое количество объектов, подпадающих под оп-ление ТС, однако, несмотря на их многообразие, можно выделить е особенности решения для них ресурсных задач. Наиболее суаэ-шш из них - необходимость проведения декомпозиции обшей за--

с целью выделбния диуя уровней: статического и динамическс-На стать j? с ком урсзне реализуется первоначальное распределе-ресурсов для синтезируемой системы, динамический ж уровень уется для того, чтобы исследователь мог уточнить качество рэствугтаго распределения с позиций динамики функционирования 'гтг.. При этом второГ: уровень характерен для исследования имен-С. так ¡сак любая технология реализуется во времени.

В качества других важньп« особенностей осуществления данного есса моиго у!саззть : требование его открытости; многоцелевой ктер ресурсных задач; а теза» многоальтернативнссть формируе-при этом решений.

Учитывая разнородность статических и динамических задач, а е необходимость решения их в рамках единого оптимизационного есса, е настоящее время ватасе значение приобретает разработ-бшей модели выбора и распределения ресурсов ТС, которая была нвариантна к среде своего предметного назначения и позволя-ы решать рассматриваемые проблемы для разнообразных технолз-ских объектов. Подобная модель может найти применение в раз-ых автоматизированных системах (АСНИ, САПР, АРМ и т.п.), ре-^х конкретные научные и производственные задача и СЕлзскные с ми областями научного исследования - как планирование, проек-

тированн», управление и др.

Данная работа выполнялась в соответствии с координационным плавом работ по научно-технической программе САШ9 Ыиквува РС4СР ( приказ N 11Б от 16. оа 87г.), по заданию Головного ооветё " Информатизация проектирования" по программе ГК НВШ РС2СР "Информатизация образования и науки РСОСР" и в соответствии с планом НИР Воронежского технологического института ( N ГР 01830080206; N ГР 01860046815).

Дель и задачи работы. Целью диссертационной работы является разработка общей модели выбора и распределения ресурсов ТС, инвариантной к среде своего предметного назначения и позводяшай осуществлять оптимизационный процесс моделирования в условиях векторной оценки эффективности функционирования система Поставленная цель достигается посредством решения следующих задач.

1. Исследование специфики реализации задач выбора и распределения ресурсов для ТС.

2. Построение общей модели выбора и распределения ресурсов ТС, учитывающей все указанные выше особенности данного процесса,

3. Разработка моделей и модификация методов решения статических задач для систем, использующих " непрерывные" и " дискретные" ресурсы.

4. Разработка моделей и модификация методов решэния динамических задач для ТС, учитывающих структурные особенности формируемой системы.

5. Формирование процедур синтеза согласованных решений для обоих видов частных задач.

6. Определение структуры, состава и взаимосвязей информационного, алгоритмического и программного обеспечения автоматизированной системы по выбору и распределению ресурсов ТС.

7. Практическая реализация полученных результатов в виде прикладных программ и экспериментальна исследования на реальных производственных объектах, иллюстрирующие эффективность разработанных моделей, методов, алгоритмов и программ.

Методы исследования. В диссертационной работе используются методы системного анализа, исследования операций, теории расписаний, аппарат теории множеств, теории графов, векторной оптимизации и принятия решений.

Научная новизна.

1. "остроена общая модель выбора и распределения ресурсов ТС, «вариантная к среде своего предметного назначения и позволяющая еализовывать оптимизационный процесс в условиях векторной оценки ффектигности функционирования системы.

2. Разработаны модели и модифицированы методы решения стати-еских задач для систем, использующих " непрерывные" и "дискрет-ые" ресурсы.

3. Разработаны модели и кодифицированы методы решения дина-ических задач для ТС, учитывающие структурные особенности форми-Гемсй систем.

•1. Сформированы процедуры получения согласованных решений тя обоих видов частных зада".

Практическая ценность и реализация результатов работы. Тео-!тнческ!!9 и экспериментальные результаты, полученные в диссерта-юнной работе, реализованы в виде моделей, которые явились осно-!Й при разработке автоматизированной системы моделирования ТС. огра\м:се сбоспочек>'.е данной системы позволяет значительно сок-,тить вры.л рсссния ресурсных задач за счет автоматизации рутин-к однообразных процедур, а такзз существенно повышает качество своди;,п^: расчетов за счет использования эффективных методов оп->п:зашя!. Оно мотет быть использовано как составляющая часть бое обоих систем (АСКК, САПР, АРМ а т. п.).

Полученные в диссертации результаты могут найти применение 1! моделировании ТС, используемых в электронной промышленности, ;:боро - и машиностроении, а такле.в различных отраслях перера--цваюаэй прсньллэннссти. Разработанная автором автоматизирован-I система "!/АЯЗ" внедрена на двух предприятиях (молочной- и мя-герерабатывающзй про1 ■¡лилапности). Годовой экономический эффект ее внедрения на Воронежском гормолзаводз !! 1 составил 83.2тыс. ¡лей.

Результаты работы используются в учебном процессе Воронеж-то технологического института при проведении практических за-ий по курсу "¡Математическое моделирование технологических сис-I".

Апробация работы. Основные положения и результаты диссерта-нной работы докладывались и обсуждались на сивместных заседа-х Центрально-поволжской территориальной группы и Советского

национального комитета по участил.) ь деятельности Неадународно:: ассоциации по математическому и машинному моделированию ( г. Кн*---нек, 1986 г., г. Тамбов, 1989 г. ); на Всесоюзной научно-практя-ческой конференции " Автоматизированное проектирование и ыашшшо* моделирование технологических процессов в машиностроении " ( г. Свердловск, 1987 г.) ; на Республиканском научно-практическом семинаре " Микропроцессорные системы управления технологическими процессами пищевой промышленности: опыт разработки и эксплуатации" (г. Киев, 1631 г.); на I зональной научно-технической конференции молодых ученых и споциалистон " Проблемы повышения производитель -кости и качества продукции в условиях автоматизации маиакострои-тельного прсиззодства'Чг. Андропов, 1983 г.); на I Областной на учко - технической конференции " Гибкие автоматические производства и роботизация технологических процессов" ( г. Тамбов, 198Г г.); а такта Ра пасти итоговых конференциях Воронежского технологического института ( 1987-1992 г.).

Полное содержание диссертационной работы было доложено и сб* суАйено п- совместном заседании кафедр математического моделирования г АСУ Еороиежкого технологического института ( г. Бороне;;., июнь 1992 г.).

Публикация. По. теме диссертационной работы опублигавнно 12 печатных работ.

Структура и сбъем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав с выводами, заключения, изложэнных аз ]71 страницах маЕинсписногс текста, списка литературы кг 93 наименования и трех приложений. Работа включает С рисунков и 7 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, определены основные направления и дана краткая характеристика.работы.

В первой главе исследована специфика выбора и распределения ресурсов ТС, обоснована и уточнена цель работы.

При реализации различных процессов, связанных с моделированием ТС, необходимость е решении ресурсных задач возникает, как правило, на этапах структурного и параметрического синтеза системы - когга исследователю в соответствии с определенными ц°лями требуется осуществить выбор качественного и количественного со^

тава элементов данного объекта.

Для выявления основных особенностей реализации исследуемого процесса, вводятся понятия следующих взаимосвязанных категорий:

< цели > <«»> < стратегии > <«> < ресурсы > . При таком подходе к описанию исследуемого процесса категория <цв-ли> характеризует множество желаемых состояний системы, категория <ресурсы» - область допустимых решений, а категория <стратегии» -совокупность тех ызроприяткй, реализация которых обеспечит достн-;кание всех поставленных перед системой целей при имеющихся ограничениях па со ресурса Использование такого подхода дает удобную основных ссс£с;:;;сстей реализации рассматриваема

типа задач.

¡'сход« га этого, далее Еыдвляюгся четыре основные особенности, присущие выбору и распределении ресурсов ТС, главная из которых - необходимость проведения декомпозиции общей задачи с целью выделения двух уровней частных задач: статических и динамических. При этой наличие второго уровня ( дипомиесгай оптимизации) обус-.■"лплиЕаегсп осцоЕСполагаггзш свойством исследуемых объектов -г.;здна2аа':::ши:: д.*.-: ¡.¿^.тгацик определенных технологий получения гогсгсй проду.едлл. Друпои: нажшл« особенностпу;: исследуемого процесса являются: требование его иткритости; многоцелевой характер ресурсных задач; а тажз многоальтернативнссть форШруемых. при этом реэений.

Ук-заший сссбг.'.тюст;! одновременно с этим определяют и круг присуща данной гада'» проблем, которые должны рекзться комплскс-;:о, з р21а*ах единой оптимизационной модели. Гйэтому далее, чтобы перейти к построении такой модели, отдельно рассматривается: иэ-тодц рс-ления статических и динамических ресурсных гадач; проблем ¡л:сгоцэлэесго характера зтих задач и ¡.ясгоальтеряативнссти их р-э-юкй; а такжэ аспекты форкироваяия " открытого" процесса моделирования.

В конце первой гльеы определяются цель и основные задачи не-; следования.

Еа второй глазе формулируется об идя математическая модель выбора и распределения ресурсов ТС. Это реализуется таким образом, чтобы данная модель была бы инвариантна к среде своего предметного назначения и учитывала бы все основные особенности реие-ния рассматриваемых проблем.

Если не учитывать технологический характер исследуемых объ-тов, то ресурсная модель может быть записана следующем образом : 4(x) = [qt(x).....qs(x)] Opt,

где Opt - оператор векторной оптимизации; Ц - aeirrop частных критериев качества ресурсного распределения;х - матрица, каздый элемент которой характеризует распределенное количество выбранного j-го вида ресурсов на t-й элемент системы; D - область допустимых решений;^] - совокупность ограничений задач;; оптимизации.

В этой модели не учитывается тот факт, что исследователю ь рамках реализации общего ресурсного процесса, помимо процедур синтеза системы ( или непосредственного выбора и распределения ресурсов) , ыолэг потребоваться осуществлять и анализ функционирования объекта, что характерно для моделирования ТС. В данном случае это означает необходимость в решении двух видов частных задач: статической и динамической. При этом, если в статической модели варьируемыми параметрами являются элементы матрица х , то в динамической модели исследователь обычно вводит дополнительные варьируемые параметры у> позволяющие ему получать более полные оценки качества функционирования объекта. Учитывая это, далее вместо модели (1) строятся две частные модели (статическая и динамическая) посредством проведения соответствующей декомпозиции общей задачи. При этом динамическая модель является как бы "вложенной" в статическую модель, другими словами динамические состояния системы формируются па основе полученных ранее статических ее состояний. Для реализации этой особенности из всего множества ограничений^ и частных критериев качества^} сначала выделяется та параметры, которые зависят только от х , а затем - те параметры, которые за-ыюят и от х и от у. Такая декомпозиция проводится исследователем всегда условно и определяется субъективным характером реализуемого им процесса формализации задачи. При этом из D всегда можно выделить следующие подобласти 0е,-■{i(x)i0llt = ftК, (где К, - количество статических ограничений); и Oh(ijxtlz:( К2 - количество динамических ограничений),

В этом случае совокупность статической и динамической моделей можно представить следующим образом :

, сз)

х-свтЬ, хеРс

Введенные здесь индексы "с " и "9 ", характеризуют принадлежность того или иного параметра к статической или динамической модели оптимизации. При этом д-Осид9 ,

В такой постановке модель (£) будет соответствовать выполнению первого этапа обсэго ресурсного процесса, а модель (3) - второму этапу. Основное отличие данных моделей заключается в особенностях формирования соответствуют« им множеств допустимых решений \х] и (х-ссп^,^) . Последовательное решение указанных частных задач может привести к формированию множества допустимых решений {х,у}={х]1У{х=сстЬу} , каждый элемент которого будет учитывать статические и динамические аспекты ресурсного распределения ТС. После чего дальнейшая оптимизация моиэт заключаться в выделении парето-оптимального множества .

Такая модель учитывает основную особенность решения ресурс-, ных задач для ТС, и в то же время моявт настраиваться на осуществление выбора и распределения ресурсов для различных технологических- объектов.

При реализации статической и динамической моделей часто возникают ситуации, когда вначале, на первых этапах осуществления общего ресурсного процесса, ис=0 или , что не позволяет исследователю сформировать множество . Обычно это имеет место в тех случаях, когда статические и динамические ограничения формируются сразу несколькими ЛПР, интересы которых противоречат друг другу. В подобных случаях, как правило, основная проблема состоит в выделении множеств Вс и № , получаемые же при этом ре- , пения именуются согласованными решениями, учитывающими интересы всех сторон.

Далее была построена алгоритмическая модель, основными чертами которой являются : инвариантность - возможность настройки на решение различных ресурсных задач, в том числе овяааняых с необ-

ходимостью распределения ** дискретных" и " непрерывных" ресурсов, - задач' разной степени сложности ( например, скалярной и векторной оптимизации).

В третьей главе рассматривается модель распределения " дискретных" ресурсов ТС на примере выбора количественного состава ( ВКО) для таких систем.

Вначале приводятся основный особенности реализации ВКО для ТС. При этом главная особенность решения указанной проблемы связывается с тем, что элементы Ху искомой матрицы х могут принимать только определенные дискретные значения. Это существенно ограничивает возможности исследователя в выборе метода статической оптимизации. Поэтому при большой размерности задачи он обычно вынужден применять различные приближенные алгоритмы, которые не гарантируют ему получения оптимального результата Другие важные особенности, свойственные реализации ВКО ТС, обуславливаются следующими причинами. Такие вадачи, как правило, решаются для различного рода производственных систем, которые могут отличаться : по сложности своей технологической структуры, а так*© по степени гибкости, составляющих эту структуру компонентов. При этом с понятием гибкости для производственных систем обычно связывают такие свойства, как -многономенклатурность обрабатываемых в системе изделий ; переналаживаемость оборудования и т. п. Вре эти особенности также должны учитываться при разработке модели ВКО ТС.

Затем были предложены статическая и динамическая модели,решения частных задач ВКО ТС.

Первая из этих моделей может быть описана следующим образом;

х~{хп , (4)

где х^ количество единиц оборудования на ¡-Л операции; ¿г - имеющееся в наличии количество г-го ресурса; - удельный расход г~ го ресурса при использовании на операции единицы оборудования. При этом в работе рассматривается скалярный случай реализации данной модели, когда в качестве одного критерия оптимизации используется статическая составляющая времени производственного

цикла. Тогда для линейной структуры ТС целевая функция данной модели запишется следующим образом :

гдеС|«- время обработки 1-го вида изделий на^- й операции-.с^-,рд-производительность оборудования при обработке I- гр вида изделий и аналогично план для ¿-го вида изделий на ^"-й операции.

Требовише целочисленности элементов из множества Vе, нелинейность выбранной целевой Функции ()с значительно затрудняют решение поставленной задачи. Однако вид целевой Функции'и ограничений в представленной постановке делают удобным использование в данном случае одного из приближенных методов -метода нормирующие функций ( ШШ, который ориентирован на решение различных целочисленных задач. Алгоритм, реализующий Щф, является последовательным алгоритмом наращивания структуры : на произвольном шаге его работы к ухе имеющейся структуре системы добавляется одна единица оборудования на ту технологическую операцию, прибавка к которой дает наибольший общий эффект. Приводятся процедуры данного алгоритма применительно к рассматриваемой задаче.

Ш представленная статическая модель ВКО соответствует наиболее простой - линейной структуре ТС Г в виду аддитивности целевой функции). Поэтому далее был исследован более общий случай -сетевая структура объекта. Это потребовала определенным образом модифицировать ЫЙЬ на кавдом шаге работы алгоритма рассматривать не все технологические операции, а только те из них, которые ^оставляют критический путь. В данном случае под критическим путем понимается такая последовательность технологических операций, сумма времен обработки (без простоев оборудования) у которых максимальна.

Затем была рассмотрена динамическая медель решения задачи ВКО, которая соответствовала векторной задаче оптимизации и может быть записана аналогично модели (3). В качестве варьируемых параметров у при этом использовались очередности всех первых по ходу технологического процесса операций. Главное т внимание было уделено реализации процедур имитационного моделирования функционирования ТС, в условиях сложной структуры данного объекта ( компонентами которого являются подсистемы, сами характеризуемые ив-

которой технологической структурой). Для реализации данной подели был предложен алгоритм, позволяющий учитывать два фактора, свя-занглт с функционированием исследуемых ТС : независимость подсистем относительно используемого в них оборудования и связанность по времени обработки тех видов изделий, которые участвуют в получении одного и того же вида готовой продукции.

Для учета первого из этих факторов была проведена декомпозицию вадачи динамической оптимизации.с целью составления отдельных расписаний Функционирования объекта для разных подсистем; для учета второго фактора (синхронизации обработки изделий из разных подсистем) было предложено устанавливать определенный порядок получения номенклатуры готовой продукции и фиксировать его для всех видов изделий в соответствии с принадлежностью их к видам готовой продукции. При атом декомпозиция вадачи основывалась на: 1) разбиении графа в , характеризующего общую структуру ТС, на подграфы В',...,С1", которые представляют собой ранговую структуру вершин графа б с /--рангами (такая ранговая структура строится в направлении от вершин множества К', имеющих нулевую полустепень захода к вершине к*, и»'уюцэй нулевую полустепень исхода); 2) решении для каждой вершины подграфа, соответствующей определенной подсистеме, задачи составления расписаний; 3) агрегировании результатов решения отдельных подзадач в общее решение, Синхронизация жэ обработки изделий основывалась на особенностях технологии получения каждого вида готовой продукции и решалась в направлении, обратном направлению декомпозиции задачи : от вероины ¿'графа £ к вершинам множества Л'.

Рассмотренный подход к реиению ВКО ТС был реализован в виде пакета прикладных программ ( ППЦ) " FLEX Данный пакет позволяет решать задачу ВКО для широкой гаммы ТС, реализующих дискретные технологические процессы; от жестоких автоматически* линий до ПЕ , характеризующихся различной степенью гибкости. При этом он ориентирован, прежде всего, на моделирование таких систем, которые имеют сложную сетевую структуру.

ППП " FLEX " реалнаован в операционной среде ос ЕС с использованием языка высокого уровня WPTPAH-4, а также нескольких сервисных программ, написанных на Ассемблере, предназначенных для организации диалога пользователя с ЭВМ. Он может функционировать единым загрузочным модулем или отдельными загрузочными модулями

каждой подсистемы. В первом случае требуемый обгем оперативной памяти составляет 200 Кбайт, по втором - -100 Кбайт. В последнем "-•-•no t'xiicwa оперативной памяти лссткгается за счет организации оверлейной структуры оЭекго программного модуля. Дангый пакет ¡сличает около 60 программных модулей.

'ЛЛ " FLEX " применялся в рамках решения задачи ВКО для гиб-автоматической линии ( ГАЯ) сборки интегральных схем. Рас-лтривале* сСорочнкй участок МПД-БКС микро-ЭВМ. В процессе наз--¡чения г>диь*:ш осарупрания на технологические операции использо-—.»тел четкс* гаитерш оптимизации. В итоге был получен вариант, г.-изнанный ~Kcn.?DTaici лучаим : время производственного цикла -кпд. 52 часа; затраты на производство продукции- 548720. 38 рублей; суммарное время переналадок оборудования - 12.23 часа; суммарное время простоев оборудования - 167.46 часа.

В четвертой главе исследуется модель распределения " непре-ривных " ресурсов на примере решения задачи планирования поставок сырья ( ППС) для перерабатывающих предприятий ( ПП).

Вначале приводятся основные особенности реализации гднного процесса для любого ПП . При атом' отмечается, что реализация указанного процесса заключается в таком распределении по объемам и во времени поставок сырья, чтоиы при этом Щ могло выполнить все свои цели, связанные с производством готоеой продукции.

Как правило, реализация подобных процессов связана с тем, чго объектом исследования 3 ресурсной задаче является сложная двухуровневая производственная система, характеризующаяся иерар-_ хической структурой, у которой в качестве подсистемы верхнего уровня ( центра ) выступает ПП, а в качестве подсистем нижнего уровня - поставщики сырья. Основная причина возникающих при этом трудностей заключается в том, что в процессе решения ресурсной задачи поставщиками сырья, с одной - , и ПП, с другой стороны, преследуются разные цели, что приводит к возникновению таких ситуаций, когда не удается соблюсти интересы одного или нескольких участников данного планируемого процесса, не ущемляя интересы других его участников. Поэтому при ППС важная роль отводится формированию таких процедур оптимального поиска ревений, которда бы обеспечили согласованность этих решений как по пэлям поставщиков сырья, так и по целям ПП

Затем были предложены статическая и л и нчм и веская модели р.;-

шения частных задач ППС при распределении однородных ресурсов. Первая из них была записана следующим образом :

где XI}- объем сырья от I-го поставщика, из которого изготавливается ¿-й вид продукции; ¿с , с"- соответственно оптовая цена и затраты на производство одной тонны ¿-го вида продукции; с' , с,"'- со-

ответственно закупочная цена'.и стоимость перевозки одной топ:::: сырья от ^'-го поставщика; 1рТя,рГ*] -интервалы варь-

ирования соответственно для сырья и видов продукции;коэффициент перехода сырья в состояние продукта ¿. В такой постановке конфликтность интересов ПП и поставщиков сырья выражается только через ресурсные ограничения задачи. С математической точта зрения решение поставленной задачи не представляет особых трудностей, если указанные ограничения согласуются ыеиду собой. Друтюи словами, есл:< существует такое щоизства 1-жг.::'Л, юге г:: удоЕлг--:• ряло бц всем ограничениям по объемам поставок сырья ц выпуску готовой продукции.

Однако, на практике ситуцЗДИ, когда сразу удается выделить такое множество, встречаются редко, и часто на первых 3талах решения задачи ППС этого сделать исследователю не удается, Пззтсму был предложен алгоритм, в основе которого Лежит метод покоординатного подъема ( спуска), при этом отличительной чертой дзд.-гого подхода является постепенный переход от ситуации, тогда объем задействованных ресурсов равен кул». к ситуации полного по-польаоьания ресурсов, соответствующей получении согласованного решения статической задачи ППС. Что достигается путем последовательной модификации ограничений модели: 1) решть задачу с системой ограничений

2 I Г 01 (21 -С,-")-(С\ + ь")~\Х;;-- тах

¡«1 '

п т

21 ¿«1

( 5)

2) если для веек ¿е[ выполняется условие решить задачу

с системой ограничений У"

( В)

1S

пил £■

( r,

1 ** Ix^x^^rm:

^Г'Г -у

если указанное условие не выполняется, то использовать систему огсаничекит: т пи

\ * ( 8) 1 = -3) если при веиэнии задачи с системой ограничений (7) для всехукг.7 ркполпяетсг условно ^х^-хР1"". или, если при решении задачи с сис-

t-v У У . m

тетоЛ сгр?и:;:ч2п:*Л (8) для Bcexit-' выполняется условие решить г.р."Л"- с системой ограничений модели (5). 6

Зате?» была рассмотрена динамическая модель решения задач' ППС, которая тsi: ze как и в случае ВКО может быть записана аналогично гаде ли (3). Для ее реализации был предложен алгоритм, основанный на выделении совокупных операций каллой перевозки сырья, что псгголяо? яязчктелыо пгкг.ттать вр>?мя получения отдельного

с!*л "îwn. Т>.*.?сте с тем, в пч»гк>" г»--, даяпего п-гприг""! тг-пт Сиди описал» процедур" .'¡о согласования ( с с.тг-:эп !Г^пЗход!"гости ) интересов поставгзгксв С!фЬП I! !ЗП, потерн: грссг>з?гтся тч<п при реализации ресурсного процесса. Б качество вар'-.:труеиих паредатров /j использовались : последователь ногти упорядочения всах элементов каддого маршрута движнил транспорт;;;^: средств, пересогяп^к сырье от поставщиков на Ш, а так"? кем-ktw .-та выполнения всех совокупных операций каждо:".. перевозки с(.оьп.

Рассмотренный выше подход к решении задачи ППС Сил реализован прй раз работ г се автоматизированной системы " MARS ".

Данная система реализована в операционной среде Î.G-D03, применяемой в комаьктзрах типа IB?<! FC. При ее разработке использован язык высокого уровня ФОРТРАН версии 5.0 ( фирма Microsoft ). Для ее функционирования требуется обмм оперативной памяти около ECO Кбайт, а таютэ 1 ШаЛт памяти на внегскем носителе информации (,тл-стском диске). Соответствующий систем ПГП1 включает около 70 программных модулей.

При разработке автоматизированой системы " MARS " в качестве объекта моделирования рассматривался процесс ППС, применяемый н?. Вооонежском гормолзаводе N 1. Задача планирования поставок ыолоч-

лого сырья для данного Ш1 заключается в выработке комплекса мер, позволяю®« определить оптимальные объемы доставки сырья от каждого поставщика, а также в составлении оперативного ( на каждые сутки) графика поставок молочного сырья. Первая из этих задач определяет статику рассматриваемого ресурсного процесса, вторая -его динамику.

Указанные две задачи, именуемые соответственно задачами календарного и оперативного планирования поставок сырья, в автоматизированной системе " MARS " решаются в соответствующих им под. системах.

' Внедрение системы " MAR3" в молочное производство позволило значительно снизить трудоемкость ППС, а также повысило качество реализации данного процесса, на основе чего был получек экономический эффект 83.2 тыс. рублей. Также данная система была адаптирована и затем внедрена на мясокомбинате " Калачеевскпй",

Промышленная эксплуатация автоматизированной системы " MARS" подтверждает правильность выбранных подходов к организации про-• цесса ППС на основе сформулированных научных положений. Разработанную методологии, специальные модели и алгоритмы. удобно использовать административно-управленческому персоналу любого ПП при функционировании данного предприятия в условиях свободного рынка.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Исследована специфика выбора и распределения ресурсов ТС.

2. Состроена общая ресурсная модель, отражающая двухуровне-вость процесса оптимизации и состоящая из статическо.": к динамичэс-кой частных моделей; при этом инвариантная к среде своего предметного назначения. Данная модель позволяет рекать ресурсные проблемы для разнообразных ТС.

3. Разработаны модели и модифицигованы методы решений статических задач для систем, использующих " непрерывные" и "дискретные" ресурсы. Предложены два алгоритма, в первом из которых учитывается структурные особенности ТС посредством включения в МКФ процедур расчета критичеасого пути, во втором - используется определенная схема синтеза допустимых решений.

4. Разработаны модели и модифицированы методы решения динамических задач для систем, характеризующихся сложной сетевой

структурой. Предложены два имитационных алгоритма, первый из которых пр-воляет моделировать функционирование объектов, подсистемы которых с ai,m имеют некоторую технологическую структуру, второй - основан на применении так называемых совокупных операций, что судастбвнно ускоряет процесс имитации.

5. Построены процедуры синтеза согласованных решений для обоих видов частных задач, учитывающих противоречивые интересы различных сторон, участвующих в моделируемом процессе.

6. Определена структура, состав и взаимосвязи информационного, алгоритмического и программного обеспечения автоматизированной системы " MARS" и ППП " FLEX", позволяющих осуществлять выбор я распределение ресурсов для разнообразных ТО.

7. Осуществлены практическая реализация полученных результатов з виде прикладных программ и экспериментальные исследования на реальных технологических объектах. Экономический эффект от внедрения системы " MARS" составил 83.2 тыс. рублей. •

пувяашда

Основное содзргплпе диссертации опубликовано в работах:

1. Арбузов С. П. Распределение ресурсов я задаче синтеза тех-кологпч?сн:оЛ струтсгуры производственной системы // Управляю^« системы и машша - 1591. - M ?.. - С. 115-119.

2. Арбузов С. П., Сысоев Б. В. , Кульнев С. С. Составление расписаний для ГПС со слагаю,! сетевой структурой // Элестронная техника. Сер. 9. - Экономика и системы управления. - 1988. - Вып. 4 ( 69). - С. 2Б-29.

3. Арбузов С. П. Двухуровневая оптимизация при выборе количественного состава е^орудогаш-л ГПС // !йделкровашш систем автоматизированного проектирования, автоматизированных систем, научных исследований и nrCicix агтоглтизирспашшх производств: Тез. докл. ' Всесоюзной конференции, Тамбов, май, 1089. - Тамбов, 1989.-С. 76-77.

4. Арбузов С. IL Информационное обеспечение задачи выбора количества оборудования ГШ // Автоматизированное проектирование и машинное моделирование технологических процессов в машиностроении: Тез. докл. Всесоюзной научно-практич. конференции, Свердловск, ноябрь, 1987. - Свердловск, 1987. - С. 5.

Б. Сербулов Id С., Арбузов С. IL , Пономарев А. Н. Автоматизированная система планирования и управления процессом поставок молочного сырья // Микропроцессорные системы управления технологическими процессами пищевой промышленности: опыт разработки и эксплуатации: Tea. докл. РеспуСл. научно-практич. семинара, Киев, март, 1091. - Киев, 1991. - С. 19-Е1.

6. Кульнев С. С., Арбузов С. П., Колбенков А. А., Голиков Е К. Пакет программных модулей для выбора оптимальной структуры ГАЛ // Математическое и машинное моделирование: Матер, научной конференции в 2-х ч. - Воронеж, сентябрь, 1986. - Воронеж, 1988. - 4.2. -С. 85-87.

7. Арбузов С. Е , Кульнев С. С. Проектирование линии сборки в условиях ГАП // Проблемы повышения производительности и качества продукции в условиях автоматизации машиностроительного производства: Тез. докл. I зональной научно-техн. конференции мол. ученых и специалистов, Андропов, ноябрь, 1986. - Ярославль, 1986. - С. 4;Б.

8. Арбузов С. П., Кульнез С. С. Алгоритм выбора оптимальной структуры ГАЛ // Гибкие автоматические производства и роботизация технологических процессов: Тез. докл. I областной научно-техн. конференции, Тамбов, сентябрь, 198S. - Тамбов, 1986. - С. 10-12.

9. Сербулов Ю. С., Арбузов С. П. , Пономарев А. И., Аникеев Л. ]', Особенности принятия решений при оперативном управлении процессов поставки сырья молочных производств // Еыбор и принятие решений е САПР: Межвуз. сб. научн. трудов - Еоронеж, 1989. - С. 122-124.

10. Сербулов Е С., Арбузов С. П., Пономарев А. Е Модель активной двухуровневой системы по планированию поставок молочного сырья // Математическое моделирование в САПР ;« АСУ: Шжвуэ. сб. науч. трудов. - Воронеж, 1991. - С. 41-47.

11. Сербулов ¡(1С., Арбузов С. П., Пономарев A. R , Фурсов НЕ Моделирование процесса перевозок сырья в задаче оперативного планирования молочного предприятия // Автоматизация проектирования и управления в технологических системах: Мэжвуз. сб. науч. трудов. - Воронеж, 1990. - С. 90-96.

12. Арбузов С. П., СтепанйЕйв В. А, Голиков Е К. Задачи автоматизированного проектирования гибких производственных систем / ■Вороне*, технол. ин-т. - Воронеж, 1SS7. - 19 с. - Деп. в ЦЮГГГЗИ приборостроения 03.11.87, N4015. - ^