автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Модели и алгоритмы управления производственными процессами ремонта вертолетов

На правах рукописи

Марков Андрей Игоревич

МОДЕЛИ И АЛГОРИТМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫМИ ПРОЦЕССАМИ РЕМОНТА ВЕРТОЛЕТОВ

Специальность 05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (в технической отрасли)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Саратов-2013

005537594

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки «Институт проблем точной механики и управления Российской академии наук»

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Кушников Вадим Алексеевич

Официальные оппоненты: Большаков Александр Афанасьевич

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.», профессор кафедры «Системы искусственного интеллекта»

Иванов Александр Сергеевич

кандидат физико-математических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского», заведующий кафедрой «Математическая кибернетика и компьютерные науки»

Ведущая организация - ФГБОУ ВПО «Уфимский

государственный авиационный технический университет»

Защита состоится «17» сентября 2013 г. в 15.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.242.04 при ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» по адресу: 410054, г. Саратов, ул. Политехническая, д. 77, Саратовский государственный технический университет, ауд. 319/1 корп.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.».

Автореферат разослан « 2.0 » 2013 г.

Ученый секретарь ^

диссертационного совета Алешкин Валерий Викторович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Внедрение современных инновационных технологий, способствующих значительному росту валового национального продукта, повышению уровня жизни населения и надежному обеспечению обороноспособности страны, невозможно осуществить без улучшения конкурентоспособности и качества продукции, выпускаемой отечественной промышленностью, в том числе и авиаремонтными предприятиями. Один из перспективных путей решения этой проблемы связан с разработкой и внедрением концепции компьютеризированного интегрированного производства, характерной особенностью которой является комплексный подход к автоматизации всего производственного процесса, что дает возможность объединить отдельные информационные системы промышленного предприятия в составе единой интегрированной системы управления. По мнению экспертов это позволяет в среднем на 15-35% сократить затраты на реализацию основных производственных функций, на 50-60% ускорить выполнение технологических процессов, на 50% снизить потери от брака и на 50-60% сократить неритмичность выполнения производственных заданий.

В нашей стране с конца 80-х годов ведется разработка методологии, технических и программных средств, необходимых для создания и внедрения в промышленности первых двух этапов концепции интегрированного производства. При этом основной акцент делается на создание гибридных систем, сочетающих использование формализованных моделей и методов традиционных АСУ и АСУ ТП с системами ситуационного управления.

Теоретическое обоснование принципов функционирования систем управления производственными процессами было осуществлено в работах таких зарубежных и отечественных ученых как Э. Фейгенбаум, Д. Уотермен, И.В. Прангишвили, Д.А. Поспелов, Г.С. Поспелов, О.И.Ларичев! Ю.И. Клыков, Э.В. Попов, А.Ф. Резчиков, C.B. Петров и других. В результате практического применения этой теории в настоящее время созданы и хорошо зарекомендовали себя на практике эффективные аппаратные и программные средства управления сложными производственными комплексами.

Между тем, как показывает опыт объединения существующих систем автоматизации в единый информационный комплекс, для более успешного создания компьютеризированного интегрированного производства необходимо разработать новые задачи, модели, методы, алгоритмы и программные продукты, позволяющие значительно расширить функциональные возможности системы ситуационного управления производственными процессами, повысить качество принимаемых решений и получить существенный экономический эффект. При этом основное внимание следует уделить задачам совершенствования математического обеспечения систем управления промышленным предприятием в сложных производственных ситуациях.

Приведенные выше соображения обусловливают актуальность, экономическую целесообразность и практическую значимость темы диссертационной работы, посвященной совершенствованию математического

обеспечения системы управления интегрированного авиаремонтного предприятия созданием новых моделей, методов, алгоритмов и комплексов программ ситуационного управления, позволяющих в значительной степени решить данные задачи.

Основные результаты диссертации являются составной частью фундаментальных научных исследований, выполняемых Институтом проблем точной механики и управления РАН (№ темы 01201156340). Кроме того, диссертационная работа соответствует темам основных научных исследований, проводимых в течение ряда лет на кафедрах «Системотехника» и «Информационные системы» Саратовского государственного технического университета.

Цель исследования диссертации заключается в разработке нового, более совершенного математического и программного обеспечения, применение которого значительно расширит функциональные возможности систем управления авиаремонтных предприятий, существенно повысит качество принимаемых решений в сложных производственных ситуациях и позволит получить значительный экономический эффект.

Объектом исследования являются производственные процессы авиаремонтных предприятий.

Методы исследования. В диссертации использованы методы теории управления, функционального анализа, теории графов, теории множеств, математической логики, динамического программирования, искусственного интеллекта, имитационного моделирования, теории дифференциальных уравнений, концептуального и логического проектирования баз данных распределенной структуры.

Научная новизна:

1. Разработана методика оперативного распознавания производственных ситуаций и поиска данных, используемых управленческим персоналом при подготовке и принятии решения. Методика основана на идее формирования метрического пространства производственных ситуаций и определении расстояния между его точками по зависимостям, традиционно используемым в поисковых системах при оценке сходства между сравниваемыми информационньши объектами.

2. Развита математическая модель, позволяющая в режиме реального времени определить величину ожидаемых затрат на ликвидацию сложной производственной ситуации, а также продукционная модель, определяющая условия, уменьшающие ущерб от возникшей ситуации.

3. Предложены и обоснованы эвристические алгоритмы решения комплекса задач оперативного управления интегрированным авиаремонтным предприятием в сложных производственных ситуациях, основанные на использовании метода динамического программирования, логических функций и теории системного анализа.

4. Разработаны постановка, математическая модель и алгоритм решения задачи минимизации ущерба от ситуаций, связанных с остановкой ремонта агрегатов вертолетов в цехах предприятия. Решение данной задачи позволило в режиме реального времени определить оптимальную величину интенсивности восстановления отказов производственного оборудования, 4

обеспечивающую минимум функции вероятности возникновения аварии, приводящей к полной остановке процессов ремонта агрегатов вертолетов в цехах предприятия.

Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая значимость диссертации заключается в разработке нового математического обеспечения для проблемно-ориентированных систем управления производственными процессами, позволяющего значительно расширить функциональные возможности данных систем, осуществить оперативную идентификацию сложных производственных ситуаций, а также выбрать оптимальный способ их ликвидации по критерию минимума ущерба.

Практическая значимость основных результатов диссертационного исследования связана с созданием типового информационно-программного обеспечения, используемого при управлении производственными процессами авиаремонтных предприятий в сложных производственных ситуациях.

Разработанные теоретические положения диссертации, подтвержденные в процессе апробации и внедрения полученных результатов, позволяют рекомендовать для практического использования в составе математического обеспечения систем управления данных предприятий:

• эффективные модели и алгоритмы оперативной идентификации сложных производственных ситуаций;

• математическое обеспечение нового, более совершенного информационно-измерительного комплекса, используемого для диагностирования в полевых условиях дефектов геометрических параметров фюзеляжа вертолета МИ-8 и его модификаций;

• тиражируемое программное обеспечение, реализующее разработанные модели и алгоритмы ситуационного управления в информационных системах авиаремонтного предприятия;

• опыт создания и методику внедрения разработанного типового математического и программного обеспечения как составной части интегрированной системы управления авиаремонтного предприятия.

Достоверность теоретических разработок, научных положений и выводов подтверждается корректностью применения математического аппарата теории управления, функционального анализа, теории дифференциальных уравнений, согласованностью результатов теоретических расчетов с данными, определенными в процессе практической апробации работы, имитационным моделированием управляемых процессов, а также натурными экспериментами с математическим обеспечением информационных систем производственного назначения.

Выносимые ня защиту результаты:

1. Математическое обеспечение в виде формальных моделей, методик и алгоритмов, позволяющих значительно повысить оперативность идентификации производственных ситуаций и эффективность поиска семантически связанной с ними информации в распределенной базе данных и знаний компьютерно-интегрированного авиаремонтного предприятия.

2. Алгоритмы решения комплекса задач управления авиаремонтным предприятием в сложных производственных ситуациях, основанные на

использовании метода динамического программирования и логических функций.

3. Программное обеспечение, реализующее разработанные модели и алгоритмы ситуационного управления в информационных системах авиаремонтного предприятия.

4. Опыт создания и методика внедрения разработанного типового математического и программного обеспечения как составной части системы управления авиаремонтного предприятия.

Реализация и внедрение результатов исследований. Основные теоретические положения диссертационной работы в виде постановок задач, математических моделей, методик, алгоритмов и комплексов программ были внедрены в структурных подразделениях предприятия ОАО «356 Авиационный ремонтный завод» (г. Энгельс), использованы в учебном процессе специальности 22.02.20 «Автоматизированные системы обработки информации и управления» Саратовского государственного технического университета, а также применены при решении ряда других важных народнохозяйственных задач.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались в 2010-2012 гг. на ряде конференций и научных семинарах различного уровня: Международной конференция «Перспективные компьютерные, управляющие и телекоммуникационные системы для железнодорожного транспорта Украины» (Алушта, 2010); XXV Международной конференции «Математические методы в технике и технологиях, ММТТ - 25» (Саратов, 2012); Всероссийской научной конференции «Проблемы управления в социально-экономических и технических системах» (Саратов, 2012); на семинаре «Критические компьютерные технологии и системы» Харьковского аэрокосмического университета им. Жуковского; на научных семинарах кафедр «Системотехника» и «Информационные системы» Саратовского государственного технического университета; на кафедре «Дискретная математика и математическая кибернетика» Саратовского государственного университета; на научно-практических семинарах лаборатории «Системные проблемы автоматизации и управления в машиностроении» Института проблем точной механики и управления РАН.

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 8 научных работах, 3 из них изданы в ведущих научных журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав с выводами, заключения, списка литературы из 204 наименований и приложения. Объем работы составляет 149 страниц, в том числе 130 страниц основного текста. В работе 40 рисунков и 12 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулирована цель работы, проведен выбор объекта управления, определена научная новизна и практическая значимость диссертации, охарактеризованы

методы исследования, установлены выносимые на защиту научные положения и результаты.

В первой главе приведено описание производственных процессов типового авиаремонтного предприятия, осуществляющего ремонт широко распространенных в мире вертолетов Ми-8 и их модификаций (рис. 1). Определены основные направления совершенствования систем управления на основе внедрения технологии компьютерно-интегрированных производств, рассмотрены математические модели и методы, используемые при разработке проблемно-ориентированных систем управления авиаремонтным предприятием как сложным человеко-машинным комплексом.

Л

3*

Приём на СЛИ

Предварительная дефектация

Разборка Цех №

с * и

с и

с и

Л

ЙГ

Сдача на СЛИ

ОТК испытаний

Сборка

Покраска

с ► и

с и

Рис. 1. Основные этапы ремонта вертолетов Ми-8 и их модификаций на типовом авиаремонтном предприятии: Р - разборка, П - промывка, Д - определение дефектов, Рм - ремонт, К - комплектация, С - сборка, И - испытания; ОТК - отдел технического контроля; СЛИ - станция летных испытаний

Во второй главе диссертации разработаны постановка, модели и эвристические алгоритмы решения задачи идентификации типовых производственных ситуаций и поиска информации в распределенной базе данных интегрированной системы управления авиаремонтного предприятия.

Постановка задачи. Допустим, что в процессе функционирования авиаремонтного предприятия периодически возникают сложные

производственные ситуации 5(а(г), и (г))е -^(а(г), и (г))[, требующие принятия

решения на основе анализа документов и данных, хранящихся в

распределенной базе данных и От - множество различных

производственных ситуаций, возникающих на авиаремонтном предприятии,

а(0,и(0 - векторы параметров окружающей среды и управляющих воздействий, характеризующих производственную ситуацию, соответственно). Будем считать, что каждая сложная производственная ситуация -» -» Г -» 1 5(а(0, и(0)е <5(а(0, и (г))> однозначно характеризуется множеством

характеристик

¡Name, Reason, Consequence, Time, Division, Action, A,,/L,A,, A I

I 1 2 -3 " I (1)

L Documents, Data J

(Name, Reason, Consequence, Time,- наименование, причина, последствия, время начала и окончания производственной ситуации; Division -подразделения предприятия, затронутые данной ситуацией; Action -

мероприятия, необходимые для разрешения ситуации; Л,,Л„,Л„, л -

12 3 ' п

параметры объекта управления, системы управления и окружающей среды, учитываемые ЛПР при принятии решения в сложившейся ситуации; Documents, Data - перечень данных и документов, используемых ЛПР при принятии решения).

Примем также, что на предприятии существует информационное хранилище, в котором размещено множество документов {£)} и множество

данных {F}, используемых ЛПР при управлении производственным i

процессом в ситуациях ^ S(a(t), и (г))

С учетом сделанных допущений формализованная постановка решаемой задачи имеет следующую формулировку.

Для систем управления авиаремонтного предприятия разработать методы и алгоритмы идентификации производственных ситуаций, позволяющие на временном интервале ¡к \ при известных параметрах среды

a(t)e |4')| и управляющих воздействиях u(t)e i £/(i)[, характеризующих

сложную производственную ситуацию, в течение времени, отведенного на решение задачи, выполнить следующие действия.

I. Установить степень совпадения возникшей сложной производственной

I" -> 1 Г —> —» 1

ситуации 5(а(г), и (0)е и (;))[> с другими из множества Ша(г), и (г))1. 2.

Упорядочить все ситуации множества и (0)1 по степени их близости

к возникшей ситуации S(a(t), и (t))e \S(a(t),~u(t))\ в метрическом пространстве производственных ситуаций.

3. Определить данные и документы, которые в возникшей ситуации должен учесть ЛПР в процессе выработки решения: ^.^.^„.„^е {о},

fvfтfy■..,fve{F}, и>ч-< | {О} |, и упорядочить их по

степени важности представляемой информации:

> Л(^) > Я(с1с) >,...,> ), г,х,с,х < н>

*(/г1) > К(/х1) > Л(/с1) >,..-,> Д(/„), zUUl.fi < V

(¿.Ж, с/, -данные, необходимые ЛПР для принятия решения в ситуации

1 15 и7

5(а(0, »(0)е|5:(а(0, «(0)|;/г/2'/3>-./у - документы, необходимые ЛПР для

-> Г * -> 1

принятия решения в ситуации 5(я(0, и (0)е и (О)г. ~ Ранг

документа , характеризующий степень важности документа на процесс выработки решения в возникшей производственной ситуации; Я(/т|) - ранг данного / ; w,v - количество данных и документов, характеризующих

сложную производственную ситуацию S(a(t), и (0)6 js(a(r), " (0)j;

|/l(i)| - множество допустимых значений вектора управляющих воздействий и

вектора параметров окружающей среды, соответственно; | {D} |, | {/•'} | -мощности множеств {D} и {f} , соответственно).

Для определения расстояния между двумя произвольными производственными ситуациями Sj(0,S2(i)e{ S(f)} необходимо

предварительно определить функции, устанавливающие степень сходства между характеристиками этих ситуаций. Для этого разобьем характеристики множества (1) на пять подмножеств, первое из которых содержит текстовую информацию, второе - время возникновения и окончания производственной ситуации, третье содержит ориентированные графы, используемые ЛПР в процессе подготовки и принятия решения. В четвертом подмножестве хранятся названия производственных ситуаций, в пятом - количественные показатели производственного процесса, учитываемые ЛПР при подготовке и принятии решения. Рассмотрим процедуру формирования функций сходства для каждого из указанных подмножеств, а затем, на основании этих функций, сформируем метрику, определяющую расстояние между сравниваемыми производственными ситуациями S|(r),S2(i)e { S(f)}-

В качестве функций сходства для характеристик первого подмножества (Reason, Conséquence, Division, Documents) может быть использован один из приведенных ниже показателей, которые традиционно используются в

информационных поисковых системах для сравнения степени совпадения текстовых документов:

XiSt.S,)

2< 2

к = I

^ 2 'ik + 2 t к = 1 к = 1 Jk

0. при £ t.k + £ г = О

4f(s„s2) =

it = 1

^J 'ik'jk

к = 1

0при I г + I Г., - I r..i., =0

n 7 " v

I ' іУд II* = 1 ¿ = 1

л n

0,при 2 t I (., ;t0

при £ r * 0, £ t ,ф 0

n

S 4' 4.

л я

, при £ i-.^o, z t; * о

min( I ¿¡к- T.t2jk) k = l k = l

k= 1 £ = 1

л л

0,при £ '■¿''0, £ '.-¡.''О k = \ k-

^ ik' t=l Jk

(n - количество ключевых слов, характеризующих текстовую характеристику; 'ik '*jk

'ik jk ~ пеРеменные> определяющие наличие (t.^ =1; t = 1) или отсутствие

Oik 1]к =0) k-го ключевого слова в тексте сравниваемых характеристик,

соответственно; X(Si,S1),i = 1,4 - коэффициенты, характеризующие степень совпадения сравниваемых характеристик).

Для определения сходства между характеристиками второй группы (Time)

была выбрана функция Ч^СSj,S2 ) = 1-~—. которая имеет следующие свойства:

max

монотонно возрастает с увеличением степени сходства между сравниваемыми

характеристиками; Ч' = 0 при полном отсутствии сходства (при At = At У z max

4*2 = 1 при наибольшем сходстве (при At =0).

10

Характеристики третьей группы (Action) представляют собой графы. Для определения функции сходства чуз,^ jздесь используются методы

количественного анализа, основанные на оценке степени совпадения множеств вершин, дуг и весов дуг у сравниваемых графов. Данные методы подробно рассмотрены в специальной литературе.

Характеристики четвертой группы (Name) представляют наименования ситуаций S1(i),S2(r)e{ 5(0}, хранящиеся в памяти вычислительного

комплекса в виде текстовой информации. Функция сходства между сравниваемыми характеристиками производственных ситуаций имеет следующий вид:

І1, при совпадении ' Name( S^ t))' и ' Name( S^t))'

Ч), в противном случае

ч^Г^,^,) принимает значение 1, если существует полное совпадение между

именами сравниваемых характеристик, или 0, если оно отсутствует.

Расстояние между характеристиками пятой группы определяется по формуле

I т о

У5((0ага(31(г)),0ма($2(г)))=1 £ ^

V к — 1 ' ^

(Т1к,к = \,т - весовые коэффициенты, характеризующие степень влияния количественных характеристик ситуаций Я^гХ^О) на процесс принятия решений).

Функции сходства различных характеристик сравниваемых ситуаций

х¥.,1 = 19 входят в состав метрики определяющей расстояние между

(Об{5(0} в пространстве производственных ситуаций. При ее

формировании принималось во внимание, что р5 ^(О^СО) должна быть

действительной числовой функцией, для которой выполняются известные аксиомы метрики. В качестве функции, заведомо обладающей данными свойствами, было выбрано расстояние риманова пространства, определяемое

л1/2

по формуле Ps(Sl(t),S2(t)) =

9 2 I '¡'fa к = 1 К

= 1.9 - весовые

коэффициенты, определяемые экспертами).

Разработанная методика определения расстояния между различными производственными ситуациями, возникающими в процессе функционирования объекта управления, позволила сформировать ряд новых алгоритмов, использованных при оперативной идентификации производственных ситуаций и поиске данных в информационных системах интегрированного авиаремонтного предприятия.

Алгоритм решения. Список производственных ситуаций, контролируемых средствами вычислительной техники, составляется ведущими специалистами предприятия таким образом, чтобы в него вошли все ситуации, существенно влияющие на процесс выполнения производственной программы,

И

связанные с оперативной обработкой значительных объемов информации, а также с трудоемким поиском данных и документов в распределенной базе данных предприятия. При анализе возникшей производственной ситуации она сравнивается с известными ситуациями, занесенными в память ЭВМ. Если в метрическом пространстве производственных ситуаций, сформированном в соответствии с разработанной выше методикой, обнаруживается ее полное совпадение с известными ситуациями, то ситуация считается известной, ЛПР выдается перечень документов, данных и рекомендаций, необходимых для принятия адекватных управленческих решений. В противном случае в метрическом пространстве ситуаций определяется точка, наиболее близкая к возникшей ситуации, и управленческому персоналу выдаются документы, данные и рекомендации, непосредственно связанные с ситуацией, которую эта точка характеризует. Если для выработки решения управленческий персонал сочтет полученную информацию недостаточной, то соответствующая точка исключается из рассмотрения, система управления автоматически определяет следующую точку, расположенную наиболее близко к исходной ситуации, и выдает связанные с ней документы, данные и рекомендации управленческому персоналу. Указанный процесс продолжается до тех пор, пока ЛПР не сочтет полученную информацию достаточной и не примет решения, адекватные возникшей ситуации.

После окончания производственной ситуации уточненная информация по данным, документам и рекомендациям, использованным управленческим персоналом в процессе принятия решения, заносится экспертами в память ЭВМ, а сама ситуация включается в базу данных, используемую системой управления.

Графическая иллюстрация процедуры упорядочивания ситуаций в римановом пространстве с метрикой р^ по степени их близости к новой

ситуации $( г) представлена на рис. 2.

Рис. 2. Упорядочение ситуаций S^ t ),...,t), хранящихся в базе данных решаемой

задачи, по степени их близости к новой ситуации S(t)

В третьей главе осуществлена постановка комплекса задач оперативного управления интегрированным авиаремонтным предприятием в сложных производственных ситуациях, разработан обобщенный алгоритм решения этих задач с использованием метода динамического программирования, сформирована математическая модель, предназначенная

для определения рациональной стратегии управления при ликвидации сложной производственной ситуации, решена задача определения ущерба от ситуации, связанной с неисправностью производственного оборудования при ремонте вертолетов и рассмотрен модельный пример, поясняющий процедуру использования разработанного математического обеспечения.

Формализованная постановка комплекса задач оперативного управления интегрированным авиаремонтным предприятием в сложных производственных ситуациях имеет следующий вид.

Вариант 1. Для системы оперативного управления производственными процессами интегрированного авиаремонтного предприятия разработать формальные модели и алгоритмы, позволяющие на временном интервале

['„. 'к\ при известных параметрах среды л(/)б |л(г)| и управляющих

-> Г-» 1

воздействиях и(г)е ^ иЩ, характеризующих сложную производственную

Г 1

ситуацию 5(а(г), и (г))е "(0П> осуществить переход из начального

состояния *0(Ое{5М} в конечное состояние 5(0} > минимизируя

функцию ущерба, который был причинен или может быть причинен производственному процессу в результате возникновения этой ситуации

<к ^

Л= / г(а(г),и(0Л-»шт. (2)

?

н

Указанный переход осуществить при соблюдении ограничений на размер временного интервала , ]: г - г <с е, необходимого для ликвидации

сложной производственной ситуации; на величину максимального ущерба:

\ г(а(г),«(0А<Лтах, (3)

г

н

а также при других функциональных ограничениях в виде равенств и неравенств, описывающих особенности функционирования объекта и системы управления

-» _ -> _

граничных условиях

= М = п2 + 1,„3 ) (0, ип ^ = 0; М = „3 + 1 ,«4 (5)

0нч - время начала и окончания сложной производственной ситуации;

Лтах~ максимально допустимая величина ущерба; л.,/ = М - известные константы).

Вариант 2. Из опыта управления сложными производственными процессами интегрированного авиаремонтного предприятия известно, что сформулированную выше задачу часто необходимо решить при соблюдении ряда дополнительных ограничений. С их учетом постановка задачи имеет следующий вид.

Решить задачу (2)-(5) при дополнительном ограничении, в соответствии с которым траектория перехода объекта управления из начального состояния s0(t) в конечное s^ (г) :

s0(i)-»ï1(0-^s2(f)-»-->i/r(i);i0(f),ï1(i),î2(i),...,îA.(t) e{S(f)} (6) должна содержать <р точек ; = \,<р с предварительно заданными координатами.

Выполнение данного требования означает, что объект управления необходимо перевести из начального состояния в конечное по траектории, проходящей через множество точек j^i =

На практике целесообразность решения задачи (2)-(5) с учетом дополнительного ограничения (6) может возникнуть в том случае, когда апостериори известно, что ликвидацию возникшей ситуации

S(a(t), u(t))e \s(a(t), u(t))\ следует осуществить поэтапно, переводя объект

управления в конечное состояние ^(г)е-[ S(t)} через множество известных

состояний = при нахождении в которых производственному процессу

будет причинен незначительный ущерб.

Вариант 3. Допустим, что из-за ограниченности ресурсов, имеющихся в распоряжении J111P на момент возникновения сложной производственной

f 1

ситуации S(a(i), и (г)) g iS(a(t), и (/))>, переход из любого состояния

.î.(f)e { SO) } в произвольное состояние s ,(t)e{ S(t)} возможно осуществить

только при выполнении следующего условия:

p(s.(t),s (t))<£l (7)

- известная константа; p(s.(t),<; At)) - функция метрики, определяющая

расстояние между двумя произвольными точками s.(r)e { S(f)} и

s ,(/)е { S(t) } пространства производственных ситуаций).

С учетом сделанных ограничений постановка решаемой задачи имеет следующую формулировку. Устранить сложную производственную ситуацию

ЭДг), ii(i))e 5(а([),м(())к осуществив переход из начального состояния

і0(<)є{ SO)} в конечное { SO)}, минимизируя длину траектории

перехода À(a(t), и (г)) с учетом условия (7): Â(a(t), и (t))=È X.(a(t ), u(t))~* min;

¡«1 '

i 1 i ^ 1 Ä(a(t), и 0))є -!Л(я(/), и (0)>. (j А(д(г), и (г))> - множество допустимых траекторий

перехода из начального состояния i0O)e{SO)} в конечное состояние

^0)е{ 50)}; /д = ду" _ количество шагов квантования функции

Д(я(0> и (0) ; AT - длина шага квантования).

При разработке алгоритма решения первого варианта задачи в постановке (2)-(5) делается допущение о том, что в информационной системе авиаремонтного предприятия имеются в наличии математические модели,

позволяющие определить величину ущерба R (a(f) ,и(0) как функцию

—> —>

параметров окружающей среды и управляющих воздействий a(t),u(t),

характеризующих производственную ситуацию. Если такие сведения

—> -»

отсутствуют, то зависимость R 0(г),;/(/)) можно будет определить, воспользовавшись, например, приближенной или уточненной моделями, традиционно используемыми для оценки ущерба от чрезвычайной ситуации природного или техногенного характера.

При ликвидации сложной производственной ситуации

-» г -> ->

S(a(t), it (0) є ^ S(a(t), « 0)) }■ переход объекта управления из состояния

-ї00)є{ S"0)} в состояние s^(t)є{5(0} осуществляется в метрическом

пространстве {SO)}- Каждая точка этого пространства .v.(r)e { S(r)}

характеризуется конечным набором координат х,(г),х„(г),л: (0.-..,* (г), в состав

12 3 п

которых входят характеристики производственных процессов, системы управления и среды, учитываемые ЛПР при подготовке и принятии решения по ликвидации возникшей ситуации.

В соответствии с разрабатываемым алгоритмом ликвидацию сложной производственной ситуации планируется осуществить в течение d этапов. Для каждого из них = эксперты и ЛПР определяют точки пространства

{ $0) є{ S(r)}, в которые объект управления может перейти после

окончания данного этапа ликвидации сложной производственной ситуации. На этапе с порядковым номером d производственные процессы интегрированного авиаремонтного предприятия будут находиться в состоянии ^ (г) є { SO)} , что

означает благополучное окончание возникшей ситуации

—> -» Г -> «<1(Г),Й(!))6 ЭД(),«(|))1.

Каждому переходу х. (t) е { S(t)} —* (/) е { S(t)} в соответствие

ставится значение критерия R( s.(t),s .(f)), характеризующего величину

1 J

ущерба, причиненного производственному процессу на данном этапе ликвидации сложной производственной ситуации.

Исходя из личного опыта ЛПР и экспертов, участвующих в ликвидации возникшей производственной ситуации, для каждого перехода i.(r)e{ 5(f)}

—* X .(t)£ { 5(г) } определяется перечень условий, при выполнении или не

выполнении которых данный переход может быть реализован на практике. В формализованном виде эти условия могут быть представлены в виде следующих продукций:

ПЕРЕХОД s.(t)e{S(t)} -» Mf)e{ S(i)} БУДЕТ УСПЕШНО

ОСУЩЕСТВЛЕН, ЕСЛИ ВЫПОЛНИТСЯ / НЕ ВЫПОЛНИТСЯ <УСЛОВИЕ

ил> 0 <УСЛОВИЕ и> 0 <УСЛОВИЕ £Г > 0 ,...<УСЛОВИЕ U > или 12 3 т

ПЕРЕХОД ,?.(г)б{ S(t)} -> iXt)e{S(t)} НЕ МОЖЕТ БЫТЬ

ОСУЩЕСТВЛЕН, ЕСЛИ ВЫПОЛНИТСЯ / НЕ ВЫПОЛНИТСЯ <УСЛОВИЕ

F > 0<УСЛОВИЕ F > Q <УСЛОВИЕ F > 0...,<УСЛОВИЕ F > (8) 1 L 3 п

(<УСЛОВИЕ U.,i = lm>, <УСЛОВИЕ F „j ~Un> - логико-лингвистические ' J

переменные, содержащие описание условий, способствующих или

препятствующих осуществлению перехода i.(f)e{S(f)} —> .v .(/)е { S(t) };

^ J

т,п - известные константы; 0 - логико-лингвистическая переменная, заданная на множестве логических операторов { AND, OR, NOT } ).

Решение задачи (2)-(5) осуществляется методом динамического программирования. Функция ущерба /?(s.(t),Sj(t)), возникающего при

переходе из одного состояния в другое s.(i)б {5(f)} —* { S(t) } в

процессе ликвидации сложной производственной ситуации, определяется только в том случае, если выполняются условия перехода, заданные продукционной моделью. (8). Проверка данных условий позволяет повысить

степень реалистичности управленческих решений, принимаемых в процессе

—» ]

ликвидации сложной производственной ситуации S(a{t), и (г))е \S(a{t), и (0)>, и

уменьшить объем вычислений, необходимых для решения поставленной задачи методом динамического программирования.

При разработке алгоритма решения для второго варианта задачи оперативного управления интегрированным предприятием в сложных 16

производственных ситуациях в качестве основы была использована рассмотренная выше схема поиска оптимальной стратегии управления. Перед началом решения ср точек|.?.|,/ = 1,^ с предварительно заданными

координатами, через которые по условию задачи должна пройти траектория движения объекта управления при ликвидации сложной производственной ситуации, декомпозируются ЛПР по с/ различным этапам таким образом,

чтобы на каждом из них было не более одной точки я* е = ^'Р ■

При невыполнении данного условия задача не имеет решения. Решение отсутствует также и в том случае, когда с1< <р. При решении задачи методом динамического программирования переход из любого предыдущего этапа £.,¡' = 1,^-1 на следующий этап £ ^,1 = 2 осуществляется по

следующему правилу:

- в состояние 5 ,(0е{ Х(<) }, для которого величина ущерба 5.(г),.? .(>))

) 1 ]

минимальна, если на этапе £ + , /= 2, Л не используется точка

- в состояние 5* е •{ 4. кг = 1,0, если на этапе £. ,,¿ = 2,с1 данная точка

( I г 1 + 1

присутствует.

Решение третьего варианта поставленной задачи осуществляется, в основном, по той же схеме, что и решение ее первых двух вариантов. Характерной особенностью эвристического алгоритма решения третьего варианта задачи является проверка выполнения условия ,(г» < для

I } \

каждого перехода .г(?)б { 5(0 } —» л^.(г)е { .9(г) }. Если это условие не выполняется, то данный переход при ликвидации сложной производственной

Г ->-> 1

ситуации 5(я(/), и (0) е -1и (/)) > осуществить невозможно.

При решении задачи затраты на ликвидацию возникшей сложной производственной ситуации учитываются посредством определения длины траектории перехода из начальной точки ,90(г)е{ 5(0} в конечную точку

,^(г)е{ 5(0} • При этом делается допущение, что большая длина траектории

перехода соответствует большей величине ущерба, причиняемого объекту управления в процессе ликвидации сложной производственной ситуации.

В четвертой главе рассмотрены вопросы экспериментального подтверждения достоверности разработанных моделей и алгоритмов управления производственными процессами авиаремонтного предприятия; разработано типовое информационно-программное обеспечение, позволяющее реализовать эти функции в составе математического обеспечения систем автоматизированного управления; разработано математическое обеспечение

нового информационно-измерительного комплекса, используемого для диагностирования дефектов геометрических параметров фюзеляжа вертолета Ми-8 и его модификаций; предложена и обоснована методика и систематизирован опыт внедрения основных результатов диссертации в структурных подразделениях предприятия ОАО «356 Авиационный ремонтный завод» (г. Энгельс).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ

1. Предложена и обоснована новая методика оперативной идентификации производственных ситуаций и поиска информации в распределенной базе данных предприятия. Методика основана на идее формирования метрического пространства производственных ситуаций и определении расстояния между его точками по формулам, традиционно используемым в системах распознавания образов при оценке сходства между сравниваемыми информационными объектами.

2. Разработана новая математическая модель, позволяющая в режиме реального времени определить величину затрат на ликвидацию сложной производственной ситуации, а также продукционная модель, описывающая условия перехода объекта управления из одного состояния в другое при минимизации ущерба от возникновения этой ситуации.

3. Предложены и обоснованы эвристические алгоритмы решения комплекса задач оперативного управления интегрированным авиаремонтным предприятием в сложных производственных ситуациях, основанные на использовании метода динамического программирования и логических функций.

4. Разработано тиражируемое информационно-программное обеспечение, позволяющее осуществить внедрение основных результатов диссертационной работы в составе систем управления производственными процессами авиаремонтного предприятия.

5. Предложена методика и обобщен опыт внедрения основных результатов диссертации на авиаремонтном предприятии ОАО «356 Авиационный ремонтный завод» (г. Энгельс). Результаты работы использованы в учебном процессе, а также в отчетах о НИР Института проблем точной механики и управления РАН (№ гос. регистрации 0120 0 803005).

6. Разработано математическое обеспечение нового, более совершенного информационно-измерительного комплекса, предназначенного для оперативного диагностирования в полевых условиях дефектов геометрических параметров фюзеляжа вертолетов МИ-8 и его модификаций.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

Статьи в российских рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК РФ

1. Марков, А.И. Информационно-измерительный комплекс для диагностирования дефектов геометрических параметров фюзеляжей вертолетов / А.Ф. Резчиков, В.А. Кушников, В.А. Твердохлебов, А.И.Марков И Аэрокосмическое приборостроение. 2012. №4. С. 32-37.

2. Марков, А.И. Задача оперативного диагностирования дефектов фюзеляжа вертолета МИ-8 при проведении предварительной оценки его ремонтопригодности / А.И. Марков, В.А. Кушников // Известия вузов. Поволжский регион. Технические науки. №3. 2012. С. 95-101.

3. Марков, А.И. Задачи, модели и алгоритмы управления ремонтом вертолетов на авиационном ремонтном предприятии / А.И. Марков, В.А. Кушников // Естественные и технические науки. №3 (59). 2012. С. 272-274.

Прочие публикации

4. Марков, А.И. Диагностирование изменений геометрических параметров трехмерных объектов с применением геометрических образов автоматов /

A.И. Марков // Доклады Академии Военных Наук. №5(49). 2011. С. 80-83.

5. Марков, А.И. Разработка информационной системы для процесса диагностирования дефектов вертолета МИ-8 / А.И. Марков, В.А. Кушников // Математические методы в технике и технологиях: сб. тр. XXV Международной научной конференции. Т. 10. Секция 12. Волгоград, 2012; Харьков, 2012. С. 38-41.

6. Марков, А.И. Информационная система для диагностирования неисправностей вертолета Ми-8 / А.И. Марков, В.А. Кушников // Участники школы молодых ученых и программы УМНИК: сб. тр. XXV Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях». Саратов, 2012. С. 218-220.

7. Марков, А.И. Комплекс программ для оперативного управления компрессорным хозяйством авиаремонтного предприятия / А.И. Марков,

B.А. Кушников // Проблемы управления в социально-экономических и технических системах: сб. науч. статей по материалам Всероссийской научной конференции. Саратов, 2012. С. 32-34.

8. Марков, А.И. Математическая модель для определения ущерба от нарушения заданного режима воздухоснабжения на авиаремонтном предприятии / А.И. Марков, В.А. Кушников // Проблемы управления в социально-экономических и технических системах: сб. науч. статей по материалам Всероссийской научной конференции. Саратов, 2012. С. 34-37.

Формат 60x84 1/16 Уч.-изд. л. 1,0 Бесплатно

Подписано в печать 24.07.13

Бум. офсет. Усл. печ. л. 1,0

Тираж 100 экз. Заказ 113

Саратовский государственный технический университет

410054, Саратов, Политехническая ул., 77 Отпечатано в Издательстве СГТУ. 410054, Саратов, Политехническая ул., 77 Тел.: 24-95-70; 99-87-39, e-mail: izdat@sstu.ru

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ ТОЧНОЙ МЕХАНИКИ И УПРАВЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

На правах рукописи

04201361 91 5

Марков Андрей Игоревич

МОДЕЛИ И АЛГОРИТМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫМИ ПРОЦЕССАМИ РЕМОНТА ВЕРТОЛЕТОВ

Специальность: 05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (в технической отрасли)

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор

Кушников Вадим Алексеевич

Саратов 2013

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ..............................................................................................................5

Глава 1. ПРОБЛЕМЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫМИ ПРОЦЕССАМИ НА АВИАРЕМОНТНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ.................................................................................................11

1.1 Краткая характеристика производственного процесса и систем управления предприятий, осуществляющих ремонт вертолетов МИ-8.......11

1.2 Совершенствование систем управления авиаремонтных предприятий за счет внедрения технологии компьютерно-интегрированных производств.........................................................................................................19

1.2.1. Назначение и функциональная структура компьютеризированных интегрированных производств.........................................................................19

1.2.2. Характерные особенности комплекса технических средств и программного обеспечения интегрированных производств.........................26

1.3 Системы планирования ресурсов предприятия.......................................27

1.4 Выводы..........................................................................................................34

Глава 2. ЗАДАЧИ, МОДЕЛИ И АЛГОРИТМЫ ОПЕРАТИВНОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИТУАЦИЙ И ПОИСКА ИНФОРМАЦИИ В СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ АВИАРЕМОНТНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ....................................................................................................35

2.1 Введение........................................................................................................35

2.2 Модели данных, характеризующих стереотипные производственные ситуации..............................................................................................................36

2.3 Постановка задачи идентификации производственных ситуаций.........41

2.4 Формирование пространства производственных ситуаций....................42

2.5 Определение расстояния между производственными ситуациями........46

2.6 Выводы..........................................................................................................54

Глава 3. ЗАДАЧИ, МОДЕЛИ И АЛГОРИТМЫ ОПЕРАТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ АВИАРЕМОНТНЫМ ПРЕДПРИЯТИЕМ В СЛОЖНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИТУАЦИЯХ.............;.............................................55

3.1 Постановка комплекса задач оперативного управления авиаремонтным предприятием в сложных производственных ситуациях ..55

3.2 Общая характеристика метода решения....................................................60

3.3 Разработка математической модели для определения рациональной стратегии управления при ликвидации сложной производственной ситуации.............................................................................67

3.4 Обобщенный алгоритм решения комплекса задач с использованием метода динамического программирования.....................................................72

3.5 Модельный пример решения задачи..........................................................79

3.6 Определение ущерба от ситуации, связанной с неисправностью производственного оборудования при ремонте вертолетов..........................88

3.7 Выводы..........................................................................................................92

Глава 4. МЕТОДИКА И ОПЫТ ВНЕДРЕНИЯ РАЗРАБОТАННОГО МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ В СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ ИНТЕГРИРОВАННОГО АВИАРЕМОНТНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ................94

4.1 Методологические вопросы экспериментального подтверждения разработанной теории........................................................................................94

4.2 Разработка информационно-измерительного комплекса для диагностирования дефектов геометрических параметров фюзеляжа вертолета МИ-8 и его модификаций................................................................96

4.3 Архитектура типового программного обеспечения, реализующего

разработанные модели и методы в информационных системах авиаремонтного предприятия.........................................................................107

4.4 Опыт внедрения разработанного математического обеспечения в системах управления авиаремонтного предприятия....................................115

4.4.1 Организационно-технические проблемы внедрения...........................115

4.4.2 Описание комплекса технических средств..........................................120

4.5 Методика внедрения и источники экономической эффективности разработанного математического обеспечения............................................125

4.6 Выводы........................................................................................................127

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ............................................................................128

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК...............................................................130

ПРИЛОЖЕНИЕ...................................................................................................148

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Внедрение современных инновационных технологий, способствующих значительному росту валового национального продукта, повышению уровня жизни населения и надежному обеспечению обороноспособности страны, невозможно осуществить без улучшения конкурентоспособности и качества продукции, выпускаемой отечественной промышленностью, в том числе и авиаремонтными предприятиями. Один из перспективных путей решения этой проблемы связан с разработкой и внедрением концепции компьютеризированного интегрированного производства, характерной особенностью которой является комплексный поход к автоматизации всего производственного процесса, что дает возможность объединить отдельные информационные системы промышленного предприятия в составе единой интегрированной системы управления.

В нашей стране с конца 80-х годов ведется разработка методологии, технических и программных средств, необходимых для создания и внедрения в промышленности первых двух этапов концепции интегрированного производства. При этом основной акцент делается на создание гибридных систем, сочетающих использование формализованных моделей и методов традиционных АСУ и АСУ ТП с системами ситуационного управления.

Теоретическое обоснование принципов функционирования систем управления производственными процессами было осуществлено в трудах Э. Фейгенбаума, Д. Уотермена, И.В. Прангишвили, Д.А. Поспелова, Г.С. Поспелова, О.И.Ларичева, Ю.И.Клыкова, Э.В.Попова, C.B. Петрова, А.Ф. Резчикова и других. В результате практического применения этой теории в настоящее время созданы и хорошо зарекомендовали себя на практике эффективные аппаратные и программные средства управления сложными производственными комплексами.

Между тем, как показывает опыт объединения существующих элементов автоматизации в единую информационную систему, для более

успешного создания компьютеризированного интегрированного производства необходимо разработать новые задачи, модели, методы, алгоритмы и программные комплексы, позволяющие значительно расширить функциональные возможности системы ситуационного управления производственными процессами, повысить качество принимаемых решений и получить существенный экономический эффект. При этом основное внимание следует уделить задачам совершенствования математического обеспечения систем управления промышленным предприятием в сложных производственных ситуациях.

Вышеизложенное обусловливает актуальность данного диссертационного исследования, посвященного совершенствованию системы управления интегрированного авиаремонтного предприятия путем создания новых моделей, методов, алгоритмов и комплексов программ ситуационного управления, позволяющих рационально решить данные задачи.

Основные результаты диссертации являются составной частью фундаментальных научных исследований, выполняемых Институтом проблем точной механики и управления РАН (№ темы 01201156340). Полученные результаты нашли применение в учебном процессе Саратовского государственного университета.

Характеристика целей исследования. Основная цель диссертации заключается в создании нового, более совершенного математического и программного обеспечения, применение которого значительно расширит функциональные возможности систем управления авиаремонтных предприятий, существенно повысит качество принимаемых решений в сложных производственных ситуациях и позволит получить значительный экономический эффект.

Поставленная цель достигается путем обобщения локальных результатов, полученных в данной предметной области отечественными и зарубежными исследователями, а также разработкой новых подходов к

совершенствованию математического и информационного обеспечения интегрированных систем управления промышленных предприятий.

Объектом исследования являются производственные процессы авиаремонтного предприятия.

Методы исследования. При проведении диссертационного исследования использовались методы функционального анализа, имитационного моделирования, математической логики, динамического программирования, искусственного интеллекта, имитационного моделирования, теории дифференциальных уравнений, концептуального и логического проектирования баз данных распределенной структуры.

Научная новизна.

1. Разработана методика оперативного распознавания производственных ситуаций и поиска данных, используемых управленческим персоналом при подготовке и принятии решения. Методика основана на идее формирования метрического пространства производственных ситуаций и определении расстояния между его точками по зависимостям, традиционно используемым в поисковых системах при оценке сходства между сравниваемыми информационными объектами.

2. Развита математическая модель, позволяющая в режиме реального времени определить величину ожидаемых затрат на ликвидацию сложной производственной ситуации, а также продукционная модель, определяющая условия, уменьшающие ущерб от возникшей ситуации.

3. Предложены и обоснованы эвристические алгоритмы решения комплекса задач оперативного управления интегрированным авиаремонтным предприятием в сложных производственных ситуациях, основанные на использовании метода динамического программирования, логических функций и теории системного анализа.

4. Разработаны постановка, математическая модель и алгоритм решения задачи минимизации ущерба от ситуаций, связанных с остановкой

ремонта агрегатов вертолетов в цехах предприятия. Решение данной задачи позволило в режиме реального времени определить оптимальную величину интенсивности восстановления отказов производственного оборудования, обеспечивающую минимум функции вероятности возникновения аварии, приводящей к полной остановке процессов ремонта агрегатов вертолетов в цехах предприятия.

Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая значимость диссертации заключается в разработке нового математического обеспечения для проблемно-ориентированных систем управления производственными процессами, позволяющего значительно расширить функциональные возможности данных систем, осуществить оперативную идентификацию сложных производственных ситуаций, а также выбрать оптимальный способ их ликвидации по критерию минимума ущерба.

Практическая значимость основных результатов диссертационного исследования связана с созданием типового информационно-программного обеспечения, используемого при управлении производственными процессами авиаремонтных предприятий в сложных производственных ситуациях.

Разработанные теоретические положения диссертации позволяют использовать на практике:

• эффективные модели и алгоритмы оперативной идентификации сложных производственных ситуаций;

• математическое обеспечение нового, более совершенного информационно-измерительного комплекса, используемого для диагностирования в полевых условиях дефектов геометрических параметров фюзеляжа вертолета МИ-8 и его модификаций;

• тиражируемое программное обеспечение, реализующее разработанные модели и алгоритмы ситуационного управления в информационных системах авиаремонтного предприятия;

• опыт создания и методику внедрения разработанного типового математического и программного обеспечения как составной части интегрированной системы управления авиаремонтного предприятия.

Достоверность основных результатов диссертации подтверждается в процессе применения аппарата дискретной математики, теории управления, теории графов, теории дифференциальных уравнений, согласованностью результатов теоретических расчетов с экспериментальными данными, а также с результатами имитационного моделирования процессов функционирования авиаремонтного предприятия.

Выносимые на защиту результаты

1. Математическое обеспечение в виде формальных моделей, методик и алгоритмов, позволяющих значительно повысить оперативность идентификации производственных ситуаций и эффективность поиска семантически связанной с ними информации в распределенной базе данных и знаний компьютерно-интегрированного авиаремонтного предприятия.

2. Алгоритмы решения комплекса задач управления авиаремонтным предприятием в сложных производственных ситуациях, основанные на использовании метода динамического программирования и логических функций.

3. Программное обеспечение, реализующее разработанные модели и алгоритмы ситуационного управления в информационных системах авиаремонтного предприятия.

4. Опыт создания и методика внедрения разработанного типового математического и программного обеспечения как составной части системы управления авиаремонтного предприятия.

Реализация и внедрение результатов исследований. Основные результаты диссертации внедрены в структурных подразделениях предприятия ОАО "356 Авиационный ремонтный завод" (г. Энгельс), использованы в учебном процессе Саратовского государственного

университета, а также применены при решении ряда других важных народнохозяйственных задач.

Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены в 2010 - 2012 гг. на ряде конференций и научных семинарах различного уровня: Международной конференция "Перспективные компьютерные, управляющие и телекоммуникационные системы для железнодорожного транспорта Украины" (Алушта, 2010); XXV Международной конференции «Математические методы в технике и технологиях, ММТТ- 25» (Саратов, 2012); Всероссийской научной конференции «Проблемы управления в социально - экономических и технических системах» (Саратов, 2012); на семинаре "Критические компьютерные технологии и системы" Харьковского аэрокосмического университета им. Жуковского; на кафедре «Дискретная математика и математическая кибернетика» Саратовского государственного университета; на научных семинарах лаборатории Системных проблем управления и автоматизации в машиностроении ИПТМУ РАН (г.Саратов).

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 8 научных работах, 3 из них изданы в научных журналах, рекомендованных ВАК РФ для публикации основных результатов диссертационных исследований.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и одного приложения.

Глава 1. ПРОБЛЕМЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫМИ ПРОЦЕССАМИ НА АВИАРЕМОНТНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ

1.1 Краткая характеристика производственного процесса и систем управления предприятий, осуществляющих ремонт вертолетов МИ-8

Основные этапы процесса ремонта вертолетов МИ-8. Вертолет Ми-8 является одним из наиболее распространенных вертолетов в мире. По данным на 2011 год произведено более чем 12000 экземпляров данного воздушного судна. При изготовлении вертолету назначается срок эксплуатации в годах и ресурс в часах налёта, после которых вертолет обязан пройти капитальный ремонт на авиационном ремонтном предприятии. Производственный процесс капитального ремонта вертолета - это сложная система, взаимодействующая с внешними целеполагающими системами.

Рис. 1.1. Целеполагающие системы, определяющие требования к ремонту вертолета

Рассмотрим принципиальную схему организации ремонта вертолетов типа Ми-8 и его модификаций на типовом авиаремонтном предприятии.

и

и

и

Сборка

Сдача на СЛИ

ОТК, испытаний

Покраска

И

И

Рис. 1.2. Схема организации ремонта вертолетов типа Ми-8: Р - разборка, П - промывка, Д - определение дефектов, Рм - ремонт, К - комплектация, С - сборка, И - испытания.

Процесс ремонта происходит следующим образом. Заказчик, после заключения договора на ремонт, предает вертолет авиационному ремонтному заводу (АРЗ). На территории завода приёмку осуществляют работники АРЗ на станции лётных испытаний (СЛИ) в присутствии представителей заказчика. Во время приёмки тщательно проверяется документация, прилагающаяся к вертолету. Основными документами являются формуляры и паспорта на вертолет, силовую установку, авиационное и радиоэлектронное оборудование, а также паспорта на агрегаты вертолета. После проверки соотв�