автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.18, диссертация на тему:Моделирование процесса принятия проектных решений в графических системах с использованием генетических алгоритмов

Направахрукописи

НУЖНЫЙ Александр Михайлович

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ В ГРАФИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГЕНЕТИЧЕСКИХ АЛГОРИТМОВ

Специальности: 05.13.18 - Математическое моделирование,

численные методы и комплексы программ 05.13.12- Системы автоматизации проектирования

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж - 2004

Работа выполнена в Воронежском государственном техническом университете

Научный руководитель

доктор технических наук Барабанов Владимир Федорович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Зольников Владимир Константинович; кандидат технических наук Бакунец Оксана Николаевна

Ведущая организация

Воронежская государственная технологическая академия

Защита состоится "30" сентября 2004 г. в 10 в конференц-зале на заседании диссертационного совета Д 212.037.01 Воронежского государственного технического университета по адресу: 394026, г. Воронеж, Московский просп., 14.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного технического университета

Автореферат разослан "27" августа 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Питолин В. М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. При моделировании и проектировании технологических систем (ТС), характерными чертами которых являются сложность структуры и многовариантность построения, особую значимость приобретает вопрос использования математических моделей и методов, позволяющих получать наборы допустимых решений, производить их анализ и оптимизацию.

Такие особенности задачи моделирования и проектирования ТС предприятий перерабатывающей промышленности, как вертикальная организация процессов обработки материальных потоков, наличие большого числа элементов со сложной структурой их взаимодействия, необходимость учета множества трудно формализуемых и противоречивых ограничений, приводят к необходимости решения задач большой размерности, что затрудняет использование строгих аналитических моделей при их разработке.

Использование типовых моделей, применяемых при проектировании ТС с вертикальной организацией технологических процессов (ТП), затруднено применением самотечного транспорта с произвольными углами наклонов труб, что исключает использование ортогональной метрики систем коммуникаций продуктов переработки и вводит ряд специфических ограничений.

Эти обстоятельства свидетельствуют о необходимости создания специализированных моделей ТС с вертикальной организацией, базирующихся на использовании методов моделирования и оптимизации, позволяющих генерировать и оценивать проектные решения в условиях неполноты и неопределенности проектной информации.

Одним из подходов, позволяющих решать подобные задачи, является совместное использование методов эволюционного (генетические алгоритмы) и графического моделирования. Такой выбор обусловлен некритичностью генетических алгоритмов к виду оптимизируемой функции, их высокими адаптационными свойствами и быстрой сходимостью при решении оптимизационных задач.

Комбинация методов эволюционного и графического моделирования позволяет гарантированно получать наборы допустимых проектных решений в условиях неопределенности исходных данных, облегчает переходы между этапами проектирования, упрощает решение задач оценки и оптимизации проектных решений.

Таким образом, моделирование принятия проектных решений при разработке сложных ТС с вертикальной организацией процессов обработки материальных потоков является весьма важной и актуальной проблемой. .

Тематика диссертационной работы соответствует одному из научных направлений Воронежского государственного технического университета «Вычислительные системы и программно-аппаратные комплексы».

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка математических и программных средств моделирования и анализа производственных систем со сложной структурой и вертикальной организацией процессов обработки материальных потоков, ориентированных

ГОС. НЛЦ1<*Н\..1Ы1ЛЯ 1 ЕЯ С.;»ОТЕКА

] 00 л.-.» *-:гОП

на реализацию в рамках графических систем принятия проектных решений.

Для достижения поставленной цели в работе определены следующие задачи исследования:

проведение системного анализа проблем моделирования и проектирования сложных ТС с вертикальной организацией;

формирование математических и графических моделей элементов ТС для решения задачи принятия проектных решений;

разработка математических средств для генерации и оценки планировочных решений, основанных на эволюционных методах решения оптимизационных задач;

создание специализированного программного обеспечения, реализующего разработанные модели и методы в составе графической системы технологического моделирования и проектирования.

Методы исследования. В качестве теоретической и методологической основы диссертационного исследования использованы методы теории системного анализа, математического моделирования, математического и объектно-ориентированного программирования, компьютерной графики.

Научная новизна. В работе получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:

структурная модель процесса разработки сложных ТС, отличающегося от классических использованием графических представлений на всех этапах поиска проектных решений;

оптимизационная модель задачи планировочного проектирования, учитывающая взаимное расположение элементов ТС на смежных этажах;

модификации численных методов оптимизации и эволюционного моделирования, позволяющие решать задачу принятия проектных решений для сложных ТС с вертикальной организацией материальных потоков;

алгоритм формирования геометрических моделей элементов ТС, использование которых позволяет существенно сократить вычислительные затраты при генерации планировочных решений;

математические средства улучшения проектных решений, основанные на модификациях алгоритмов парных перестановок, Хука-Дживса, генетического алгоритма.

Практическая значимость. Разработаны и зарегистрированы в ФАП ВНТИЦ программные модули: «Информационная многоуровневая справочная система для работы с графической информацией», «Автоматизированная система размещения разногабаритных компонентов на базе генетических алгоритмов», «Интерактивная графическая система проектирования», реализующие новые математические и графические модели и методы поиска оптимальных планировочных решений. Программные модули интегрированы в состав «Графической системы технологического моделирования и проектирования» (ГСТМП), предназначенной для автоматизации процесса принятия проектных решений при разработке сложных ТС.

Реализация и внедрение результатов работы. Основные теоретические и практические результаты работы использовались в составе ГСТМП при разработке плана технического перевооружения ОАО МК «Воронеж-

ский». Система внедрена и применяется проектным отделом ОАО «Воро-нежхлебмонтаж», используется в учебном процессе ВГТУ при обучении студентов специальности 230101 в курсах «Автоматизация проектирования вычислительных систем» и «Компьютерная графика».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на VI Международной научной конференции «Современные проблемы автоматизации в непромышленной сфере и экономике» (Воронеж, 2001), III Международной научной конференции «Техника и технология пищевых производств» (Могилев, 2001), XL отчетной научной конференции ВГТА (Воронеж, 2002), региональной научно-технической конференции «Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве» (Воронеж, 2002), Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Качество и безопасность продовольственного сырья и продуктов питания» (Москва, 2002), Международной конференции молодых ученых и специалистов «Социально-экономическое развитие регионов: реальность и перспективы» (Воронеж, 2003).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 19 печатных работах, из них 3 без соавторов. В работах, опубликованных в соавторстве, лично соискателем предложены: в [1-3,6] — описание принципов и этапов процесса моделирования ТС, [4,7,19] - методы разработки графических моделей, [9] - взаимосвязь проектных процедур этапа поиска планировочных решений, [5,8,10,17]- математическая модель задачи поиска планировочных решений, [11-13,15] - подходы к адаптации генетического алгоритма для генерации проектных решений.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, изложенных на 160 страницах, списка литературы из 122 наименований, содержит 46 рисунков, 7 таблиц, приложения.

Основное содержание работы.

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, формулируется цель, научная новизна и практическая значимость полученных результатов, дается краткое содержание работы.

В первой главе осуществлен системный анализ особенностей задачи моделирования и проектирования сложных ТС с вертикальной организацией процессов обработки материальных потоков, произведена оценка возможности применения распространенных графических систем для ее решения.

На основании проведенного анализа сделан вывод о необходимости разработки специализированной системы моделирования и проектирования ТС с вертикальной организацией ТП, использующем на всех этапах проектирования специализированные виды графических моделей.

Обоснована целесообразность использования в качестве платформы для построения графической системы моделирования и проектирования сложных ТС системы AutoCAD 2004, что определяется наличием в ее составе мощного графического ядра, широкого набора средств настройки н адаптации для решения широкого круга проблем (поддержка технологий ObjectARX, ActiveX, использование языков VisualLISP и VBA). открытостью и ценовой доступностью системы.

Анализ задачи поиска оптимальных объемно-планировочных решений (ОПР) позволил выделить ряд взаимосвязанных процедур, выполняемых при ее решении: определение последовательности расположения оборудования по системам в соответствии с технологической схемой; формирование чертежей строительной подосновы; формирование и оптимизация вариантов размещения основного технологического оборудования на этажах проектируемого предприятия с учетом строительных и технологических ограничений, требований санитарных норм и правил техники безопасности; определение местонахождения и числа транспортных средств; графическая разработка коммуникаций продуктов переработки, контроль достаточности углов наклона самотечных труб; выявление возможности внесения изменений в технологическую схему.

Обзор алгоритмов решения задачи размещения с учетом особенностей проектирования ТС с вертикальной организацией ТП позволил определить совокупность методов для получения оптимальных ОПР: генетический алгоритм для формирования вариантов первоначального размещения; комбинация итерационных методов (парных перестановок и Хука-Дживса) для улучшения первоначального размещения.

На основе проведенного анализа проблематики задач моделирования и проектирования сложных ТС с вертикальной организацией сформулированы цель работы и задачи исследования.

Во второй главе определены этапы поиска проектных решений и соответствующие им наборы графических моделей.

Полный цикл генерации проектных решений сложных ТС состоит из этапов: разработки технических заданий (ТЗ), формирования графических моделей, структурного, схемотехнологического, планировочного проектирования. На этапе разработки ТЗ составляется спецификация проектируемой ТС, которая записывается в базу данных и служит основанием для проверки корректности последующих этапов проектирования. Этап структурного проектирования заключается в составлении структурных графических схем ТС, компонентами которых являются структурные блоки, образующие базис проекта. Важнейшим требованием на этом этапе является полная верификация структурных схем. На этапе схемотехнологического проектирования на базе структурной схемы производится синтез технологической схемы процесса с использованием графических моделей - связанных наборов условных обозначений технологических машин, представляющих соответствующие структурные блоки. Исходными данными для этапа /панировочного проектирования, основной задачей которого является размещение оборудования на поэтажных планах, служит поэтажная технологическая схема.

Декомпозиция задачи поиска ОПР позволила разбить исходную задачу на группу взаимодействующих между собой задач плоскостного проектирования: построение чертежей строительной подосновы; формирование геометрических моделей (ГМ) зон возможного и запрещенного размещения, а также наборов ГМ строительных конструкций и технологических машин; формирование оптимальных вариантов размещения оборудования с учетом индивидуальных зон возможного размещения, обусловленных допустимостью

углов наклона самотечных труб; формирование поэтажных планов, продольных и поперечных разрезов здания с отображением выбранных вариантов размещения оборудования (см. рис. 1)._

I НАЧАЛО

__-4

Корректировка чертежей строитель ней подосновы

Построение поэтажных планов проектируемого здания

Т{и£с*ашяТЭх

Формирование требуемых разр»ог здания

Запись проектного решения в БД

-4

П ерех од к следующему этажу Формирование индивидуальных зон размехц екия, дл я т ех иологмче ски связанного оборудования

Г

Рис. 1. Укрупненная схема процесса генерации проектных решений

Для формализации задачи поиска ОПР введен ряд допущений: вводится прямоугольная система координат XYZO с началом координат, совпа-

даюшим с нижним левым углом зоны возможного размещения выбранного этажа; все объекты, участвующие в процессе поиска ОПР, аппроксимируются минимальными описанными- ортогональными контурами, точки привязки которых совпадают с точками пересечения диагоналей минимальных прямоугольных контуров; высота каждого вида технологического оборудования является постоянной величиной и определяется как расстояние по оси OZ от плоскости размещения оборудования до плоскости, содержащей отверстия приемных штуцеров; объекты пересекаются, если пересекаются множества точек на плоскости, заключенные в соответствующие ортогональные контуры; технологическое оборудование может перемещаться по двум координатам (X, Y) и может быть повернуто вокруг оси, параллельной оси OZ, проходящей через точку привязки контура на угол, кратный 90°.

С учетом принятых допущений формирование зоны возможного размещения для этажа - количество этажей здания) заклю-

чается в построении ее ГМ, представляющей собой максимальный прямоугольный контур , вписанный в контур наружных стен здания, площадь

которого определяется выражением : SD = akbk > где ak и bk - соответственно

длина и ширина прямоугольного контура.

ГМ зон запрещенного размещения для этажа к представляются в виде набора прямоугольных контуров: число зон

запрещенного размещения.

Выделяется также группа контуров Ok - {о,;1»l,Lk}, описывающих элементы строительных конструкций (оконные и дверные проемы), которые могут оказывать влияние на размещение оборудования.

Построение ГМ технологического оборудования Ek = {e(;i =l,Nk} заключается в формировании трех ортогональных контуров для каждого элемента размещения. Первый контур е! EEk,E[ = {e|;i = l,Nk } формируется в виде минимальной ортогональной оболочки, построенной вокруг нормали «вид сверху». Второй контур e,2eEk,Ek — {ef;I — l,Nt } формируется в виде ортогональной оболочки, построенной вокруг нормали «вид сверху» с учетом минимально допустимых расстояний (в дальнейшем - зон обслуживания), на которые данный тип технологических машин должен отстоять от других машин. При задании габаритов зоны обслуживания выделяются показатели: Да2 » ДХ2„ + ДХ2, и ДЬ2 =• AY2B + ДУ2„ - суммарные межмашинные интервалы по осям абсцисс и ординат (см. рис. 2). Третий контур ef £Ek,Ek = {ef;i =l,Nk } также формируется в виде ортогональной оболочки, построенной вокруг нормали «вид сверху» с учетом отступов ДаЗ = ДХЗП + ДХЗлн ДЬЗ = ДУЗВ + ÄY3„, на которые данный тип машин должен отстоять от стен здания и прочих строительных конструкций. Если эти ограничения не заданы или ДаЗ <Да2 и ДЬЗ <ДЬ2, то контур е' совпадает с контуром ef- В простейшем случае все контуры имеют вид прямо-

угольников. Введение трех контуров позволяет значительно упростить выполнение задачи соблюдения допустимых интервалов между размещаемыми объектами, так как не требуется вычислять каждый раз расстояния между объектами, а необходимо лишь обеспечить отсутствие пересечений соответствующих контуров. Так, для смежных машин е, и ej будет выполнено

требование по соблюдению межмашинных интервалов при выполнении ограничений е|Пе*=0 и е]Г)е|2=0' При размещении - машины е1 вблизи границ зон возможного или запрещенного размещения границы этих зон не должны пересекаться с контуром е ?.

ляетсобой множество: _ - 1, ы;1 } - и г,, 1)0,,.

где И" = + + Ц • При этом каждый элемент е'л, принадлежащий подмножеству Ек, имеет отражение на множествах Ек. Е^ и Ек в виде соответствующих элементов с|, е,~ и е;1, «1,Мк •

Положение каждого элемента размещения однозначно может быть описано в пространстве размещения следующим набором свойств: вектором координат точек излома ортогонального контура, представляющего ГМ элемента размещения: или для прямоугольного контура его габаритными размерами а„ Ь. (соответственно длина и ширина); координатами точки привязки Х|= у^ ГМ элемента, которые определяются как координаты точки пересечения диагоналей минимального описанного прямоугольного контура; кратностью поворота графической модели р, принимающей целочисленные значения из множества [0..3], что соответствует повороту модели на 90 градусов по часовой стрелке р раз.

Для формализации требований к взаимному размещению вводится матрица связности: ct c;j ||w„ ы„ • (2)

где с- - весовые коэффициенты, определяющие требования к взаимному размещению элементов в; и .

В качестве критерия оптимальности размещения для отдельно взятого этажа выделяют, как правило, одно из следующих требований:

требование максимальной плотности размещения (для минимизации площади проектируемого здания);

требование равномерности размещения (при решении задачи размещения оборудования в уже существующем здании).

Может существовать также ряд дополнительных критериев, например, соблюдение рядности размещения оборудования.

Поэтому, с учетом симметричности матрицы связности, задачу поиска оптимальных ОПР можно описать следующим образом: необходимо найти такое отображение q° множества элементов размещения

Е"-{e";i-1,N™} на зону возможного размещения Dk, при котором:

F(q I) - min{F(q J, )} - min( (3)

где F - функция оценки качества размещения; Q={q't} — множество возможных вариантов размещения Е" в зоне возможного размещения Dt;

1„ - расстояние между точками привязки элементов е" и е™. При этом

должны выполняться следующие ограничения (4-13,17).

Суммарная площадь элементов размещения не может превышать

площади зоны возможного размещения: ^Jse"sSnk- W

i-i

Элементы размещения должны полностью располагаться внутри зоны возможного размещения: e"£Dk, i-l,N". (5) Непересечение технологического оборудования; е[Пе'=0, i * j; i, j = i7n7 • (6) Неперессчение технологического оборудования с прочими элементами размещения: С|' Г)е" - 0. i*j; i-l,Nk; j-l,N'\ • (7) Оборудование может быть зафиксировано: Х|1у. - const- (8)

Может быть задан индивидуальный диапазон изменения координат точки привязки. Это ограничение позволяет, например, производить размещение оборудования, являющегося источником повышенного уровня шума или вибрации в отдельных помещениях с хорошей звуко-, вибро- и гидроизоляцией: х, е[хГ";х~ч], у^1уГ";уГ"]- (9) Расстояние между технологическими машинами должно быть не менее допустимого: е! Пс; - 0, е! Пег = 0, i ^ j: i.j-l.rv (Ю)

Расстояние между технологическими машинами и строительными конструкциями должно быть не менее допустимого:

е'Г^-0, ¿-ОУ __(И)

е?Лг^0, ¡-Ь^-Ц^- (12)

е?Ло,.-0, (13)

При размещении оборудования на смежных этажах необходимо учитывать требования по соблюдению допустимости углов наклона самотечных труб, связывающих технологическое оборудование. Допустим, на этаже к имеется размещенный элемент е'" с точкой привязки Х1={х,-,у!}. Координаты

центра выпускного отверстия отстоят от координат точки привязки на Дх; и Ду(. Элемент связан самотеком с элементом е" с этажа к-1. Обозначив минимальный угол наклона самотека через а, смещение координат центра приемного отверстия относительно точки привязки ГМ е™ через ДxJ и Ду^ а

разность высот этажа и точки соединения самотека и приемного штуцера через Ь, получим, что областью возможного размещения точки привязки элемента е™ является окружность О)" радиуса г - Л /а ), (14)

(15)

с центром в точке

Если элемент е" связан самотечными трубами с m элементами со

)

смежного этажа, то областью возможного размещения точки привязки его ГМ является зона, принадлежащая одновременно окружностям О1,-, О*,... О":

^-¿лпомг-.по",- (16)

Следовательно, при решении задачи размещения оборудования связанного самотечными линиями, появляется группа элементов ЕЦ )> координаты точек привязки которых х.-{х.,у.}Д°лжны

удовлетворять ограничению: • (17)

Таким образом, элементы размещения делятся на четыре группы: свободно размещаемые - элементы, область размещения которых ограничена только пространством размещения Dk; фиксированные — элементы, координаты точек привязки которых определены и не могут изменяться; элементы условно-свободного размещения с указанием возможных интервалов изменения координат точек привязки по координатным осям; элементы условно-свободного размещения, точка привязки которых должна находиться внутри области, имеющей сложную геометрическую форму.

В функцию оценки качества размещения должно быть добавлено выражение для учета длины самотечных труб, соединяющих оборудование:

где - количество оборудования на этаже к, связанного самоте-

ками с машинами на этаже к+1; • количество оборудования на этаже к+1, связанного самотеками с машинами на этаже к; М, - количество самотеков, связывающих машины е( с этажа к И Сд С этажа к+1; х™, у[" -координаты центра впускного отверстия т машины е,; х", у"-координаты центра выпускного отверстия т машины е^ Ь™ - расстояние по оси С^ между плоскостями, содержащими выпускное и впускное отверстия; Дх[",Дз>™ - смещение координат центра впускного отверстия m относительно координат точки привязки контура е,; Дх™,Ау™ - смещение координат центра выпускного отверстия m относительно координат точки привязки контура ег

В третьей главе описана модификация генетического алгоритма, адаптированного для решения задачи генерации наборов допустимых решений (см. рис. 3).

Адаптация ГА к задаче размещения заключается в определении следующих параметров: способ кодирования решения; способ формирования начальной популяции; вид целевой функции для оценки найденных решений; вид генетических операторов отбора, рекомбинации и мутации, критерий останова; оптимальные значения варьируемых параметров эволюции (размер популяции, вероятность мутации, вероятность кроссинговера).

Для представления проектной информации используется бинарное кодирование. Кодирующая хромосома (КХ) является двоичной строкой, в которой информация о каждом элементе размещения представлена двоичными кодами координат точки привязки и угла поворота ГМ. Длина КХ при таком способе представления определяется из выражения.

Ь - ЛГ(1с^гак + 1<^,Ьк + 4), (19)

где N - количество элементов размещения, а^ И Ь^— соответственно длина и ширина зоны возможного размещения для этажа к. Например, при кодировании данных о размещении пятидесяти элементов на этаже, имеющем площадь 8П - акЬк - 48000х18000ли/" , с учетом использования масштаба 1:50 длина

КХ составляет 1050 бит.

Функция для оценки качества полученных решений построена на основе выражения (18), к которому добавлен элемент для учета суммарной площади зон взаимного пересечения ГМ элементов размещения

где ц^* вариант размещения технологического оборудования для этажа площадь пересечения элементов масштабирующий коэф-

фициент, вычисляемый по формуле - элемент матрицы

связности, определяющий требования к взаимному размещению элементов -расстояние между точками привязки ГМ элементов

м1** <;м*Рс

Рис. 3. Схема ГА, модифицированного для поиска ОПР

15™ - длина т-й самотечной линии.

Разработан набор модифицированных генетических операторов: модифицированный алгоритм формирования начальной популяции; модифицированный оператор генной мутации; модифицированный оператор отбора, обеспечивающий учет принадлежности точек привязки ГМ зонам индивидуального размещения на всем протяжении эволюции. Произведен вычислительный эксперимент по определению оптимальных значений параметров эволюции (вероятность кроссинговера - Рс, вероятность мутации - Рт, численность популяции — М), моделирующий ситуационное поведение проектировщиков при выборе оптимальных параметров поискового процесса (табл.1). Эксперимент проводился для тестовых наборов, представляющих задачи размещения различной сложности.

Предложен набор методов улучшения размещения, полученного при использовании ГА, состоящий из модифицированного ГА, предназначенного для расстановки однотипного оборудования в ряды, а также модифицированных алгоритмов парных перестановок и Хука-Дживса, особенностью которых является обеспечение принадлежности точек привязки ГМ индивидуальным зонам возможного размещения на протяжении всего процесса оптимизации.

Таблица 1

Рекомендации по установке значений параметров эволюции ГА

Характеристики -задачи размещения - Высокое качество решений Высокая скорость получения решений

Рс Рш М Рс Рш М

Малое количество элементов, низкая плотность упаковки 0.4 0.6 100200 0.6 0.1 50-100

Малое количество элементов, высокая плотность упаковки 0.4 0.7 100200 0.5 0.1 50-100

Среднее количество элементов, низкая плотность упаковки 0.2 0.6 50-100 0.6 0.3 50-75

Среднее количество элементов, высокая плотность упаковки 0.2 0.7 50-100 0.5 0.3 50-75

Большое количество элементов. низкая плотность упаковки 0.1 0.6 50 0.6 0.5 50

Большое количество элементов, высокая плотность упаковки 0.1 0.7 50 0.5 0.5 50

Задача оценки и выбора проектных решений важна как при анализе вариантов размещения оборудования на отдельных этажах, так и при выборе окончательных вариантов проектов. Задача относится к разряду слабоструктурированных, имеет как количественные, так и качественные оценки. Разработанные средства поддержки принятия решений, базирующиеся на использовании метода взвешенной суммы оценок критериев, позволяют производить упорядочивание вариантов решений с учетом количественных оценок, полученных для «простых» критериев, которые формируются при декомпозиции составного критерия (20). На основе упорядоченного множества вариантов

пользователь производит оценку качественных показателей решений.

Разработан алгоритм построения продольных и поперечных поэтажных разрезов на основе поэтажных планов, описывающий набор операций по замене и преобразованию графических моделей.

Четвертая глава посвящена рассмотрению «Графической системы технологического моделирования и проектирования» (ГСТМП), в рамках которой выполнена программная реализация модулей формирования и администрирования баз данных графических моделей технологического оборудования, а также реализован модуль поиска оптимальных ОПР.

Сформулированы принципы разработки ГСТМП, приведен краткий обзор составных модулей системы: базового графического ядра системы; наборов графических библиотек; справочно-информационной системы; модулей формирования параметрически заданных графических моделей, автоматизации расчетов, генерации проектных решений, оформления графической документации, формирования текстовой технологической и нормативно-сметной документации, управления проектами и документооборотом.

Подробно рассмотрена организация графических и справочно-информационных баз данных (см. рис. 4), а также приведено развернутое описание возможностей справочно-информационной системы.

Пятая глава посвящена описанию программной реализации методов автоматизированного поиска оптимальных ОПР. Приведены рекомендации по использованию разработанных программных средств для моделирования и проектирования ТС перерабатывающих предприятий (крупозаводов, мельниц, комбикормовых заводов, элеваторов, хлебозаводов и др.). Представ-

лены примеры планировочных решении, полученных с использованием разработанных программных средств На рис 5 представлена функциональная схема программного модуля генерации и оценки планировочных решений Блок ввода данных предназначен для передачи в программу данных о параметрах ГМ элементов задачи размещения Ввод данных может осуществляться пользователем поэлементно (в случае автономного использования программы) или через файл обмена (при работе в составе ГСТМП). Блок входного контроля производит предварительный анализ возможности размещения, анализ возможности формирования зон индивидуального размещения; анализ плотности размещения. Блок настройки параметров алгоритмов предназначен для определения параметров эволюции ГА и настройки алгоритмов улучшения первоначального размещения Блок настройки последовательности поиска определяет порядок использования алгоритмов генерации вариантов размещения генетический алгоритм, алгоритм парных перестановок, алгоритм Хука-Дживса. Блок управления поиском обеспечивает выполнение предварительной настройки параметров эволюции ГА; переключение поисковых алгоритмов; управление процессами поиска, отображения результатов размещения, ручной корректировки вариантов размещения Блок оценки и выбора вариантов проектных решений выполняет расчет значения целевой функции для полученных вариантов размещения; ранжирование полученных вариантов размещения

Блок интерактивной корректировки размещения обеспечивает

корректировку вариантов размещения, фиксацию выбранных ГМ Блок отображения вариантов размещения предназначен для визуализации результатов размещения, значения целевой функции, отображения данных о нарушении зон индивидуального размещения, предоставлении информации о выбранной ГМ Блок хранения истории размещения и статистики предназначен для сбора и хранения информации о наборе вариантов размещения, предшествующих последнему, а также для визуализации графика изменения

значений целевой функции в процессе поиска. Блок вывода данных предназначен для формирования файлов обмена данными с ГСТМП. Пример варианта размещения, оформленный средствами ГСТМП, приведен на рис. 6.

дай» се тм/йето поляр ктеЕсяПЕ тотСйЭп-.

Рис. 6. Вариант размещения оборудования

В приложении приведены акты внедрения программ, разработанных в процессе диссертационного исследования, свидетельства о государственной регистрации программных средств, представлена структура файла обмена данными между ГСТМП и программным модулем «Автоматизированная система размещения разногабаритных компонентов на базе ГА».

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. На основе системного анализа процесса поиска объемно-планировочных решений, определены наборы математических и графических моделей, позволяющих решать эту задачу путем выполнения совокупности процедур плоскостного проектирования.

2. Сформирована оптимизационная модель задачи поиска проектных решений, учитывающая ограничения по взаимному расположению элементов технологических систем на смежных этажах.

3. Адаптирован набор математических методов для генерации и отбора вариантов проектных решений, состоящий из модифицированного генетического алгоритма, формирующего варианты первоначального размещения и набора модифицированных методов их улучшения алгоритма парных перестановок, метода Хука-Дживса и генетического алгоритма для формиро-

вания рядов из однотипного оборудования.

4. Разработан алгоритм формирования геометрических моделей элементов планировочного проектирования, учитывающих габариты технологических машин, зон обслуживания, отступов от элементов строительных конструкций, использование которых позволяет значительно сократить объем вычислительных затрат при получении вариантов размещения.

5. В рамках «Графической системы технологического моделирования и проектирования» создана подсистема генерации и оценки планировочных решений, реализующая разработанные модели и методы, апробация которой произведена при подготовке проектов технического перевооружения ОАО МК «Воронежский». Система используется проектным отделом ОАО «Воро-нежхлебмонтаж» и в учебном процессе ВГТУ.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Барабанов В.Ф., Нужный A.M., Подвальный С.Л. Интерактивные средства моделирования сложных технологических процессов // Системы управления и информационные технологии: Сб. науч.тр. — Воронеж: ВГТУ, 2000.-С.4-9.

2. Барабанов В.Ф., Нужный A.M. Автоформализуемая система профессиональных знаний // Системы управления и информационные технологии: Сб. науч.тр. - Воронеж: ВГТУ, 2000. - С.63-68.

3. Барабанов В.Ф., Нужный A.M., Елецких СВ. Этапы интерактивного проектирования технологических процессов // Вестник ВГТУ. Серия «Вычислительные и информационно-телекоммуникационные системы». 2001.- Вып. 8.1.-С. 56-58.

4. Барабанов В.Ф., Нужный A.M. Графические представления при проектировании технологических процессов // Хлебопродукты. - 2001. №11. -С.20-22.

5. Барабанов В.Ф., Нужный A.M. Формализация технологических процессов с использованием компьютерной графики // Системы управления и информационные технологии: Межвуз. сб. науч. тр. - Воронеж: ЦЧКИ, 2001. -С.63-68.

6. Барабанов В.Ф., Нужный A.M. Маршрут интерактивного проектирования сложных технологических процессов // Современные проблемы автоматизации в непромышленной сфере и экономике: Сб.тр. VI Междунар. науч. конф. - Воронеж: ВЭПИ, 2001.- С. 38.

7. Барабанов В.Ф., Странадко Г.Г., Нужный A.M. Формирование графических представлений технологических процессов зерноперерабатывающих предприятий // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. -2002. №5. - С.79-82.

8. Нужный A.M., Барабанов В.Ф. Постановка задачи планировочного проектировния технологических систем // Качество и безопасность продовольственного сырья и продуктов питания: Сб. док. Всерос. науч.-техн. конф. с междунар. участием.-М., 2002.-С. 138-140.

9. Нужный A.M., Землянухин В.В. Планировочное проектирование технологических процессов с использованием графических баз данных // Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, пронз-

водстве: Тр. регион, науч.-техн. конф. — Воронеж: ВГТУ, 2002.- С.21-22.

10. Барабанов В.Ф., Нужный A.M. Объемно-планировочное проектирование перерабатывающих предприятий с использованием графических представлений //Системы управления и информационные технологии. Научно-технический журнал. - 2003. №1-2 (12). - С.58-62.

11. Барабанов В.Ф., Зяблова Т.В., Нужный A.M. Применение генетического алгоритма в планировочном проектировании технологических систем // Вестник ВГТУ. Серия «Вычислительные и информационно -телекоммуникационные системы». 2003.- Вып. 8.2. - С. 93-95.

12. Нужный A.M., Барабанов В.Ф., Вовк В.В. Применение генетических алгоритмов для задачи размещения разногабаритных элементов // Системы управления и информационные технологии: Межвуз. сб. науч. тр. Вып. 10. -Воронеж: Изд-во «Научная книга», 2003. — С. 117—120.

13. Барабанов В.Ф., Вовк В.В., Нужный A.M. Программа размещения разногабаритных элементов на базе генетических алгоритмов // Системы управления и информационные технологии: Межвуз. сб. науч.тр. Вып. 11. — Воронеж: Изд-во «Научная книга», 2003. — С. 101-104.

14. Нужный A.M. Математическая модель задачи размещения оборудования для технологических процессов с вертикальной организацией // Системы управления и информационные технологии: Межвуз. сб. науч.тр. Вып. 11. - Воронеж: Изд-во «Научная книга», 2003. - С.118-122.

15. Нужный A.M., Барабанов В.Ф., Вовк В.В. Адаптация генетического алгоритма для решения задачи размещения технологического оборудования //Социально-экономическое развитие регионов: реальность и перспективы: Сб. науч.тр. Междунар. науч.-практ. конф. молодых ученых и специалистов. -Воронеж: ООО «Новый взгляд», 2003.- С. 417-421.

16. Нужный A.M. Кодирование хромосом генетических алгоритмов при решении задачи размещения. //Современные проблемы информатизации в технике и технологиях: Сб. тр. Вып. 8. - Воронеж: ЦЧКИ, 2003. - С.53-54.

17. Барабанов В.Ф, Нужный A.M. Подвальный С.Л. Декомпозиция задачи объемно-планировочного проектирования перерабатывающих предприятий //Вестник ВГТУ. Серия «Вычислительные и информационно-телекоммуникационные системы». 2004.- Вып. 8.3. - С. 43-47.

18. Нужный A.M. Средства поддержки принятия решений при объемно-планировочном проектировании технологических процессов //Современные проблемы информатизации в технике и технологиях: Сб. тр. Вып. 9. - Воронеж: Изд-во «Научная книга», 2004.- С. 166-167.

19. Нужный A.M., Барабанов А.В. Параметризация элементов графических баз данных //Современные проблемы информатизации в системах моделирования, программирования и телекоммуникациях: Сб. тр. Вып. 9. - Воронеж: Изд-волНаучная книга», 2004. - С.365-367.

ЛР № 066815 от 25.08.99. Подписано в печать «¿3» Формат 60x84/16. Бумага для множительных аппаратов.

Усл. печ. л. 1,0. Тираж 90 экз. Заказ № Jff.

Воронежский государственный технический университет 394026 Воронеж, Московский просп., 14

» 16047

ВВЕДЕНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ

1. ПРОБЛЕМЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЯ СЛОЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ

1.1. Особенности задачи моделирования и проектирования технологических систем с вертикальной организацией технологических процессов.

1.2. Выбор методов и средств для моделирования и проектирования технологических систем

1.3. Анализ возможности применения существующих графических систем для моделирования и проектирования вертикально организованных технологических систем.

1.3.1 Графические системы Hi-End класса.

1.3.2. Обзор графических систем Mid-Range и Low-End классов.

1.4. Обоснование необходимости разработки графической системы моделирования и проектирования технологических систем с вертикальной организацией ТП.

1.4.1. Требования к организации системы моделирования и проектирования сложных технологических систем.

1.5. Задача поиска объемно-планировочных решений сложных технологических систем.

1.6. Обзор методов решения задачи размещения.

1.7. Основные понятия и особенности генетических алгоритмов.

Цель работы и задачи исследования.

2. ФОРМИРОВАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ И МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ЗАДАЧИ ПОИСКА ПЛАНИРОВОЧНЫХ РЕШЕНИЙ.

2.1.Определение этапов проектирования сложных технологических > систем и соответствующих наборов графических моделей.

2.2. Особенности задачи поиска объемно-планировочных решений сложных технологических систем.

2.3. Классификация требований, предъявляемых при поиске планировочных решений.

2.4. Декомпозиция процесса поиска объемно-планировочных решений.

2.5. Построение геометрических моделей элементов задачи размещения.

2.6. Оптимизационная модель задачи поиска объемно-планировочных

4 решений.

Выводы.

3. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПОИСКА ОПТИМАЛЬНЫХ ОБЪЕМНО-ПЛАНИРОВОЧНЫХ РЕШЕНИЙ.

3.1. Адаптация генетического алгоритма для генерации наборов * допустимых решений.

3.1.1. Выбор способа кодирования решений.

3.1.2. Модифицированный способ формирования начальной популяции.

3.1.3. Вид целевой функции для оценки найденных решений.

3.1.4. Генетические операторы мутации, кроссинговера и отбора.

3.1.4.1. Модифицированный оператор мутации.

3.1.4.2. Адаптированный оператор кроссинговера

3.1.4.3. Модифицированный оператор отбора. ^

3.1.5. Критерии останова работы ГА.

3.1.6. Вычислительный эксперимент по определению оптимальных значений варьируемых параметров эволюции.

3.2. Алгоритмы улучшения первоначальных вариантов размещения

3.2.1. Модифицированный генетический алгоритм для построения рядов из однотипных элементов.

3.2.2. Модифицированный алгоритм парных перестановок.

3.2.3. Модифицированный алгоритм Хука-Дживса.

3.3. Алгоритм формирования продольных и поперечных поэтажных разрезов.

3.4. Оценка и выбор оптимальных проектных решений.

Выводы.

4. ГРАФИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЯ.

4.1. Принципы разработки графической системы.

4.2. Состав графической системы технологического моделирования и проектирования.

4.2.1 Базовое графическое ядро.

4.2.2. Наборы графических баз данных.

4.2.3. Справочно-информационная система.

4.2.4. Модуль автоматизации расчетов.

4.3. Модули автоматизации этапов проектирования.

Выводы.

5. ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДОВ ПОИСКА ОБЪЕМНО-ПЛАНИРОВОЧНЫХ РЕШЕНИЙ.

5.1. Программный модуль «Автоматизированная система размещения разногабаритных компонентов на базе генетических алгоритмов»

5.2. Модуль автоматизированного построения разрезов производственных помещений.

5.3. Рекомендации по использованию программных средств при проектировании перерабатывающих предприятий.

5.4. Пример решения задачи размещения технологического оборудования.

Выводы.

Актуальность темы. При моделировании и проектировании технологических систем (ТС), характерными чертами которых являются сложность структуры и многовариантность построения, особую значимость приобретает вопрос использования математических моделей и методов, позволяющих получать наборы допустимых решений, производить их анализ и оптимизацию.

Такие особенности задачи моделирования и проектирования ТС предприятий перерабатывающей промышленности, как вертикальная организация процессов обработки материальных потоков, наличие большого числа элементов со сложной структурой их взаимодействия, необходимость учета множества трудно формализуемых и противоречивых ограничений, приводят к необходимости решения задач большой размерности, что затрудняет использование строгих аналитических моделей при их разработке.

Использование типовых моделей, применяемых при проектировании ТС с вертикальной организацией технологических процессов (ТП), затруднено применением самотечного транспорта с произвольными углами наклонов труб, что исключает использование ортогональной метрики систем коммуникаций продуктов переработки и вводит ряд специфических ограничений.

Эти обстоятельства свидетельствуют о необходимости создания специализированных моделей ТС с вертикальной организацией, базирующихся на использовании методов моделирования и оптимизации, позволяющих генерировать и оценивать проектные решения в условиях неполноты и неопределенности проектной информации.

Одним из подходов, позволяющих решать подобные задачи, является совместное использование методов эволюционного (генетические алгоритмы) и графического моделирования. Такой выбор обусловлен некритичностью генетических алгоритмов к виду оптимизируемой функции, их высокими адаптационными свойствами и быстрой сходимостью при решении оптимизационных задач.

Комбинация методов эволюционного и графического моделирования позволяет гарантированно получать наборы допустимых проектных решений в условиях неопределенности исходных данных, облегчает переходы между этапами проектирования, упрощает решение задач оценки и оптимизации проектных решений.

Таким образом, моделирование принятия проектных решений при разработке сложных ТС с вертикальной организацией процессов обработки материальных потоков является весьма важной и актуальной проблемой.

Тематика диссертационной работы соответствует одному из научных направлений Воронежского государственного технического университета «Вычислительные системы и программно-аппаратные комплексы».

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка математических и программных средств моделирования и анализа производственных систем со сложной структурой и вертикальной организацией процессов обработки материальных потоков, ориентированных на реализацию в рамках графических систем принятия проектных решений.

Для достижения поставленной цели в работе определены следующие задачи исследования: проведение системного анализа проблем моделирования и проектирования сложных ТС с вертикальной организацией; формирование математических и графических моделей элементов ТС для решения задачи принятия проектных решений; разработка математических средств для генерации и оценки планировочных решений, основанных на эволюционных методах решения оптимизационных задач; создание специализированного программного обеспечения, реализующего разработанные модели и методы в составе графической системы технологического моделирования и проектирования.

Методы исследования. В качестве теоретической и методологической основы диссертационного исследования использованы методы теории системного анализа, математического моделирования, объектно-ориентированного программирования, математического программирования, компьютерной графики.

Научная новизна. В работе получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной: структурная модель процесса разработки сложных ТС, отличающегося от классических использованием графических представлений на всех этапах поиска проектных решений; оптимизационная модель задачи планировочного проектирования, учитывающая взаимное расположение элементов ТС на смежных этажах; модификации численных методов оптимизации и эволюционного моделирования, позволяющие решать задачу принятия проектных решений для сложных ТС с вертикальной организацией материальных потоков; алгоритм формирования геометрических моделей элементов ТС, использование которых позволяет существенно сократить вычислительные затраты при генерации планировочных решений; математические средства улучшения проектных решений, основанные на модификациях алгоритмов парных перестановок, Хука-Дживса, генетического алгоритма.

Практическая значимость. Разработаны и зарегистрированы в ФАП ВНТИЦ программные модули: «Информационная многоуровневая справочная система для работы с графической информацией», «Автоматизированная система размещения разногабаритных компонентов на базе генетических алгоритмов», «Интерактивная графическая система проектирования», реализующие новые математические и графические модели и методы поиска оптимальных планировочных решений. Программные модули интегрированы в состав «Графической системы технологического моделирования и проектирования» (ГСТМП), предназначенной для автоматизации процесса принятия проектных решений при разработке сложных ТС.

Реализация и внедрение результатов работы. Основные теоретические и практические результаты работы использовались в составе ГСТМП при разработке плана технического перевооружения ОАО МК «Воронежский». Система внедрена и применяется проектным отделом ОАО «Воронежхлебмонтаж», используется в учебном процессе ВГТУ при обучении студентов специальности 230101 в курсах «Автоматизация проектирования вычислительных систем» и «Компьютерная графика».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на VI Международной научной конференции «Современные проблемы автоматизации в непромышленной сфере и экономике» (Воронеж, 2001), III Международной научной конференции «Техника и технология пищевых производств» (Могилев, 2001), XL отчетной научной конференции ВГТА (Воронеж, 2002), региональной научно-технической конференции «Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве» (Воронеж, 2002), Всероссийской научно-технической конференции с Международным участием «Качество и безопасность продовольственного сырья и продуктов питания» (Москва, 2002), Международной конференции молодых ученых и специалистов «Социально-экономическое развитие регионов: реальность и перспективы:» (Воронеж, 2003).

Публикации. Основные работы диссертации опубликованы в 19 печатных работах, из них 3 без соавторов. В работах, опубликованных в соавторстве, лично соискателем предложены: в [17,18,25] - описание принципов и этапов процесса моделирования ТС, [19,28,76,77] - методы разработки графических моделей, [77] - взаимосвязь проектных процедур этапа поиска планировочных решений, [21,24,25]- математическая модель задачи поиска планировочных решений, [13,15,78,79] - подходы к адаптации генетического алгоритма для генерации проектных решений.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, изложенных на 160 страницах, списка литературы из 122 наименований, содержит 46 рисунков, 7 таблиц, приложения.

Выводы

1. Приведено описание программной реализации разработанных моделей и методов автоматизации поиска оптимальных ОПР.

2. Представлена функциональная схема программного модуля генерации и оценки планировочных решений, приведены описания составных блоков программы.

3. Приведены рекомендации по использованию разработанных программных средств для моделирования и проектирования ТС перерабатывающих предприятий.

4. Представлены примеры планировочных решений, полученных с использованием разработанных программных средств.

160

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. На основе системного анализа процесса поиска объемно-планировочных решений определены наборы математических и графических моделей, позволяющих решать эту задачу путем выполнения совокупности процедур плоскостного проектирования.

2. Сформирована оптимизационная модель задачи поиска проектных решений, учитывающая ограничения по взаимному расположению элементов технологических систем на смежных этажах.

3. Адаптирован набор математических методов для генерации и отбора вариантов проектных решений, состоящий из модифицированного генетического алгоритма, формирующего варианты первоначального размещения и набора модифицированных методов их улучшения: алгоритма парных перестановок, метода Хука-Дживса и генетического алгоритма для формирования рядов из однотипного оборудования.

4. Разработан алгоритм формирования геометрических моделей элементов планировочного проектирования, учитывающих габариты технологических машин, зон обслуживания, отступов от элементов строительных конструкций, использование которых позволяет значительно сократить объем вычислительных затрат при получении вариантов размещения.

5. В рамках «Графической системы технологического моделирования и проектирования» создана подсистема генерации и оценки планировочных решений, реализующая разработанные модели и методы, апробация которой произведена при подготовке проектов технического перевооружения ОАО МК «Воронежский». Система используется проектным отделом ОАО «Воронежхлебмонтаж» и в учебном процессе ВГТУ.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

БД - база данных; ГА - генетический алгоритм; ГБД - графическая база данных; ГМ - геометрическая модель; ГО- генетический оператор;

ГСТМП - графическая система технологического моделирования и проектирования;

КХ - кодирующая хромосома;

ОК - оператор кроссинговера;

ОМ - оператор мутации;

ОО - оператор отбора;

ОПР - объемно-планировочные решения

САПР - система автоматизированного проектирования;

СУБД - система управления базой данных;

ТЗ - техническое задание;

ТП - технологический процесс;

ТС - технологическая система;

ЦФ-целевая функция;

-г

1. Абрайтис Л.Б. Автоматизация проектирования технологии цифровых интегральных микросхем. М.: Радио и связь, 1985. - 200 с.

2. Автокад 13: Новые возможности. М.: Диалог - МИФИ, 1996. - 220 с.

3. Автокад: справочник команд. Казань: Гармония и комьюникейшнз, 1994. -336 с.

4. Артемьев В.И., Строганов В.Ю. Организация диалога в САПР: Практ. пособие. М.: Высш. шк., 1990. - 158 с.

5. Афанасьев В.А. Системный анализ технологических процессов комбикормового производства. Воронеж: ВГУ, 1999. - 121 с.

6. Бабич М.Б., Рыбак А.И., Каминская Э.В. Повышение использования природных ресурсов зерна и расширение ассортимента готовой продукции // Хранение и переработка зерна.-2000. №9 .- С.37-39.

7. Банди Б. Методы оптимизации. Вводный курс: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1988.-128 с.

8. Байбара В.А. AutoCAD. Полезные рецепты. М.: Радио и связь, 1994. -208 с.

9. Барабанов В.Ф. Графические базы данных для интерактивного проектирования технологических процессов // Вестник ВГТУ. Сер. «Вычислительные и информационно-телекоммуникационные системы». -2001.-Вып. 8.1.-С. 53-55.

10. Барабанов В.Ф. Интерактивное моделирование и проектирование технологических процессов с использованием графических баз данных. -Воронеж: Изд-во ВГТУ, 2001. 182 с.

11. Барабанов В.Ф., Гребенникова Н.И., Прокопенко А.Ф. Интерактивная подготовка графической информации технологических процессов: Учеб. пособие. Воронеж: ВГТА, 2001. - 114с.

12. Барабанов В.Ф. Интерактивные средства моделирования динамических систем // Технология компьютерного обучения. Воронеж: ВГУ, 1988. -С. 123-127.

13. Барабанов В.Ф., Вовк В.В., Нужный A.M. Программа размещения разногабаритных элементов на базе генетических алгоритмов // Системы управления и информационные технологии: Сб. науч.тр. Вып. 11. Воронеж: Изд-во «Научная книга», 2003. - С.101-104.

14. Барабанов В.Ф., Вовк В.В., Нужный A.M. Программный модуль «Автоматизированная система размещения разногабаритных компонентов на базе генетических алгоритмов». ФАП ВНТИЦ № 50200300598 от 14.07.2003.

15. Барабанов В.Ф, Зяблова Т.В. Разработка проектов с использованием графических баз данных // Комбикорма. 2000. №6. - С.17-18.

16. Барабанов В.Ф., Лыткина Л.И. Интерактивная подготовка технологической документации при проектировании зерноперерабатывающих предприятий // Хранение и переработка сельхозсырья. 2001. №1. - С. 48-50.

17. Барабанов В.Ф., Нужный A.M. Маршрут интерактивного проектирования сложных технологических процессов // Современные проблемы автоматизации в непромышленной сфере и экономике: Сб.тр. VI Междунар. науч. конф. -Воронеж: ВЭПИ, 2001. С. 38.

18. Барабанов В.Ф., Нужный A.M. Автоформализуемая система профессиональных знаний // Системы управления и информационные технологии: Межвуз. сб. науч.тр. Воронеж: ВГТУ, 2000. - С.63-68.

19. Барабанов В.Ф., Нужный A.M. Графические представления при проектировании технологических процессов // Хлебопродукты. 2001. №11.-С.20-22.

20. Барабанов В.Ф., Нужный A.M. Графическое проектирование сложных технологических процессов // Материалы XL отчетной науч. конф. за 2001 год: В 3 ч. Воронеж: ВГТА, 2002. 4.1. С. 102.

21. Барабанов В.Ф., Нужный A.M. Объемно-планировочное проектирование перерабатывающих предприятий с использованием графических представлений //Системы управления и информационные технологии: журнал.- 2003. №1-2.- С.58-62.

22. Барабанов В.Ф., Нужный A.M. Программный комплекс «Интерактивная графическая система проектирования». ФАП ВНТИЦ № 50200100320 от 23.08.2001.

23. Барабанов В.Ф., Нужный A.M. Формализация технологических процессов с использованием компьютерной графики // Системы управления и информационные технологии: Межвуз. сб. науч.тр. Воронеж: Центрально-Черноземное книжное изд-во, 2001. - С.63-68.

24. Барабанов В.Ф., Нужный A.M., Елецких С.В. Этапы интерактивного проектирования технологических процессов // Вестник ВГТУ. Сер. «Вычислительные и информационно-телекоммуникационные системы».-2001.- Вып. 8.1.-С. 56-58.

25. Барабанов В.Ф, Нужный A.M., Подвальный С.Л. Декомпозиция задачи объемно-планировочного проектирования перерабатывающих предприятий // Вестник ВГТУ. Сер. «Вычислительные и информационно-телекоммуникационные системы».- 2004.- Вып. 8.3. С. 43-47.

26. Барабанов В.Ф., Нужный A.M., Подвальный C.JI. Интерактивные средства моделирования сложных технологических процессов // Системы управления и информационные технологии: Межвуз. сб. науч.тр. Воронеж: ВГТУ, 2000. - С.4-9.

27. Барабанов В.Ф., Нужный A.M., Труфанов А.В. Программная система «Информационная многоуровневая справочная система для работы с графической информацией». ФАП ВНТИЦ № 50200300749 от 14.08.2003.

28. Барабанов В.Ф., Странадко Г.Г., Нужный A.M. Формирование графических представлений технологических процессов зерноперерабатывающих предприятий // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук- 2002.- №5.- С.79-82.

29. Батищев Д.И. Методы оптимального проектирования :Учеб. пособие для вузов. М.: Радио и связь, 1984. - 248 с.

30. Батищев Д.И., Львович Я.Е., Фролов В.Н. Оптимизация в САПР: Учебник Воронеж: ВГТУ, 1997.-416с.

31. Батищев Д.И. Генетические алгоритмы решения экстремальных задач: Учеб. пособие /Под ред. академика АЕН Я. Е. Львовича. Воронеж, гос. техн. ун-т; Нижегородский гос. ун-т, 1995. 69с.

32. Борисов А.И., Алексеев А.В., Меркулова Т.В. Обработка нечеткой информации в системах принятия решений. М.: Радио и связь, 1989. - 304 с.

33. Букас В.И., Лапидус М.Х. Финансирование технического перевооружения и реконструкции предприятий. -М.: Финансы и статистика, 1989.-202с.

34. Булавкин С. PRO/Engineer, CATIA и Unigraphics. Сравнительный анализ минимальных конфигураций систем // CAD/CAM/CAE Observer.-2001. № 4. -С. 20-27.

35. Бутковский А.Г., Мерко А.И., Мельников Е.М. Технология зерноперерабатывающих производств. М.: Интеграфсервис, 1999. - 472 с.

36. Ванг Г., Декстер Т., Панч В. Двухуровневый генетический алгоритм для задачи об оптимальном размещении / Обозрение прикладной и промышленной математики. Том 3. Вып. 5., 1996,- С. 610-625.

37. Василенков А., Бикулов С. T-FLEX CAD 7.0: новый уровень моделирования// САПР и графика.- 2000.-№8. С.37-41.

38. Ватанабэ М., Асасда К., Кани К. Проектирование СБИС. М.: Мир, 1988. - 304 с.

39. Ведерникова О. Г. Разработка и исследование комбинированного алгоритма генетического поиска и имитации отжига для задачи размещения элементов СБИС: Дис. канд. техн. наук. / РГА сельхозмаш. Ростов н/Д, 1999.- 152 с.

40. Воеводин А.Ф., Шугрин С.М. Численные методы расчета одномерных систем. Новосибирск: Наука, 1981. - 205 с.

41. Гилл Ф., Мюррей У., Райт М. Практическая оптимизация. М.: Мир, 1985. -206 с.

42. Гилой В. Интерактивная машинная графика: Структура данных, алгоритмы, языки. М.: Мир, 1981. - 384 с.

43. Горелик А.Г. Автоматизация инженерно-графических работ с помощью ЭВМ. Минск: Вышэйш. шк., 1980. - 206 с.

44. Глебов JI.A., Касьянов Б.В. Проектирование комбикормовых заводов с основами САПР. -М.: Агропромиздат, 1988. 303 с.45 .Глинских А. Мировой рынок CAD/CAM/CAE-систем // Компьютер-информ . -2002. №1.- С34-37.

45. Демский А.Б. Оборудование для производства муки и крупы. Справочник. М.: Агропромиздат, 1990. - 234 с.

46. Дубов Ю.А., Травкин С.И., Якимец В.Н. Многокритериальные модели формирования и выбора вариантов систем. М.: Наука, 1986. - 296 с.

47. Дудаев В. Формирование образа комбината хлебопродуктов XXI века // Хлебопродукты. 1998. № 9. - С. 16-19.

48. Егоров Г.А. Технология муки, крупы и комбикормов. М.: Колос, 1984. - 367 с.

49. Егоров Г.А. Управление технологическими свойствами зерна. Воронеж: ВГУ, 2000. - 348 с.

50. Ильин В.И., Фролкин В.Т., Пустынский И.П. Автоматизация схемотехнического проектирования. М.: Радио и связь, 1987. - 368 с.

51. Казенов Г.Г, Марченко A.M. Абстрактный эволюционный алгоритм синтеза СБИС. Таганрог: Известия ТРТУ. 1996. №3. - С 112.

52. Кисляков А.В. Генетические алгоритмы: операторы скрещивания и мутации //Информационные технологии. 2001. №1.- С. 29-34.

53. Ковалев А.В., Коноплев Б.Г. Генетический алгоритм размещения разногабаритных блоков СБИС / Перспективные информационные технологии и интеллектуальные системы. 2001. № 1.- С. 71 - 87.

54. Красильникова Г., Самсонов В., Тарелкин С. Автоматизация инженерно-графических работ. СПб.: «Питер», 2000. - 256 с.

55. Кудрявцев Е.М. AutoLISP. Основы программирования в AutoCAD 2000.-М.:ДМК Пресс, 2000.-416с.

56. Колин К.К. Информационная технология как научная дисциплина // Информационные технологии. 2001. № 2. - С. 2-10.

57. Курейчик В. М. Генетические алгоритмы. Обзор и состояние // Новости искусственного интеллекта. 1998 . № 3 . - С. 14-63.

58. Курейчик В.М. Генетические алгоритмы и их применение в САПР// Интеллектуальные САПР: Межведомственный тематический науч. сб., Таганрог, 1995.- С.7-11.

59. Курейчик В. В. Перспективные архитектуры генетического поиска/ Программные продукты и системы. 1998. № 3. - С. 47-48

60. Малыгин Е.Н., Мокрозуб В.Г., Егоров С.Я. Графическая система компоновки технологического оборудования // Химическая промышленность. 1994. №4.- С. 97-98.

61. Мартыненко Я.Ф., Чеботарев О.Н. Проектирование мукомольных и крупяных заводов с основами САПР. М.: Агропромиздат, 1992. - 240 с.

62. Мерко И. Т. Проектирование зерноперерабатывающих предприятий с основами САПР. М.: Агропромиздат, 1989. - 367 с.

63. Проектирование и технология производства РЭС". Воронеж, Изд-во ВГТУ,1999. 79 с.

64. Наградова М.Н. AutoCAD. Справочник конструктора. М.: Прометей, 1991.-284 с.

65. Николаева И. КОМПАС-ГРАФИК 5: что нового? // САПР и графика.2000.№8.- С.24-26.

66. Ногин В.Д., Протодьяконов И.О., Евлампиев И.И. Основы теории оптимизации: Учеб. пособие для студентов втузов / Под ред. И.О. Протодьяконова. М.: Высш. шк. 1986. - 384 с.

67. Норенков И.П. САПР на выставке Softool'2000 // Информационные технологии. 2001. № 1. - С. 49-52.

68. Норенков И.П. САПР. Принципы построения и структура. М.: Высш. шк., 1986. - 126 с.

69. Нужный A.M. Кодирование хромосом генетических алгоритмов при решении задачи размещения. //Современные проблемы информатизации в технике и технологиях: Межвуз. сб. тр. Вып. 8. Воронеж: ЦентральноЧерноземное книжное изд-во, 2003. - С.53-54.

70. Нужный A.M. Математическая модель задачи размещения оборудования для технологических процессов с вертикальной организацией // Системы управления и информационные технологии: Сб. науч.тр. Воронеж: Изд-во «Научная книга», 2003. Вып. 11. - С.118-122.

71. Нужный A.M. Средства поддержки принятия решений при объемно-планировочном проектировании технологических процессов //Современные проблемы информатизации в технике и технологиях: Межвуз .сб. тр-Воронеж: Изд-во «Научная книга», 2004. Вып. 9. С. 166-167.

72. Нужный А.М, Барабанов А.В. Параметризация элементов графических баз данных //Современные проблемы информатизации в системах моделирования, программирования и телекоммуникациях: Межвуз. Сб. тр. -Воронеж: Изд-во «Научная книга», 2004. Вып. 9. С.365-367.

73. Нужный A.M., Барабанов В.Ф. Интерактивное проектирование технологических процессов с использованием графических моделей //Техника и технология пищевых производств: Тез. докл. III Междунар. науч. конф. студентов и аспирантов. Могилев, 2001. - С. 122.

74. Нужный A.M. , Барабанов В.Ф., Вовк В.В. Применение генетических алгоритмов для задачи размещения разногабаритных элементов // Системы управления и информационные технологии: Сб. науч.тр. Воронеж: Изд-во «Научная книга», 2003. Вып. 10. - С. 117-120.

75. Ногин В.Д. Определение и общие свойства относительной важности критериев//Процессы управления и устойчивость: Тр. XXIX науч. конф. ПМ-ПУ. СПб.: СПбГУ, 1998. С. 373-381.

76. Орловский С.А. Проблемы принятия решений при нечеткой исходной информации. М.: Наука, 1981.- 208 с.

77. Панкратов Т.Н. Расчет материальных потоков в мукомольном производстве: Учеб. пособие. -М.: МГУ1111, 1999. 52 с.

78. Панфилов В.А. Технологические системы пищевых производств. М.: Пищепродукт, 1998. - 126 с.

79. Петзолд Ч. Программирование для Windows 95. СПб.: BHV — Санкт-Петербург, 1997. -1096 с.

80. Петров А.В., Черненький В.М. Проблемы и принципы создания САПР: Практ. пособие. М.: Высш. шк., 1990. - 143 с.

81. Полещук Н.Н. Visual Lisp и секреты адаптации AutoCAD.- СПб.: БХВ-Петербург, 2001.-576 с.

82. Полещук Н.Н. Самоучитель AutoCAD 2000. СПб.: БХВ - Петербург, 2000. - 560 с.

83. Полещук Н.Н. AutoCAD 2002. СПб.: БХВ - Петербург, 2003. - 1200 с.

84. Правила организации и ведения технологического процесса на комбикормовых заводах. М.: ВНПО Зернопродукт, 1991. - 346 с.

85. Правила организации и ведения технологического процесса на крупяных заводах. М.: ВНПО Зернопродукт, 1991. - 142 с.

86. Правила организации и ведения технологического процесса на мукомольных заводах. М.: ВНПО Зернопродукт, 1991. - 146 с.

87. Проектирование зерноперерабатывающих предприятий с основами САПР / Под ред. И.Т. Мерко. М.: Агропромиздат, 1989. - 208 с.

88. Пунков Г.С., Ким JI.B., Фейденгольд В.Б. Проектирование элеваторов и хлебоприемных предприятий с основами САПР. Воронеж: ВГУ, 1996. -284 с.

89. Разработка САПР: В 10 кн. Проектирование программного обеспечения САПР: Практ. пособие. Кн.З. / Под ред. А.В. Петрова. -М.: Высш. шк., 1990.-159с.

90. Романовский М. Встречая 2000: опыт внедрения и перспективы CADdy в России // САПР и графика. -2000.-№1.- С.68-71.

91. Романычева Э.Т. AutoCad 2000. М.: ДМК, 1999. - 320 с.

92. Романычева Э.Т., Сидорова Т.М., Сидоров С.Ю. AutoCad 14. М.: ДМК, 1999.-480 с.

93. Рыбаков А.В. Особенности выбора графической среды для промышленного проектирования// Информационные технологии. 2002. № 5.-С. 13-20.

94. Сафронов В.В., Ведерников Ю.В., Шахова О.А. Векторная оптимизация сложных технологических систем при неопределенности исходных данных // Информационные технологии. 2001. № 2. - С. 27-33.

95. Сафронов В.В., Ведерников Ю.В. Оптимизация сложной технологической системы по совокупности критериев, заданных интервалами значений // Информационные технологии. -2000. № 8. -С. 16-22.

96. Селютин В.А. Автоматизация проектирования топологии БИС. М.: Радио и связь, 1983. - 112 с.

97. Скурихин А. Генетические алгоритмы // Новости искусственного интеллекта. 1995. №4.- с. 6-17.

98. Стоян Ю.Г., Гиль А.В. Методы и алгоритмы размещения плоских геометрических объектов. Киев: Наукова думка, 1976. - 248 с.

99. Трахтенгерц Э.А. Компьютерная поддержка принятия решений в САПР // Автоматизация проектирования. 1997. № 5. - С. 12-24.

100. Трахтенгерц Э.А. Особенности построения системного программного обеспечения в распределенных системах автоматизации проектирования сложных технических объектов // АиТ. 1994. № 11. - С. 158-175.

101. Трахтенгерц Э.А. Повышение надежности последовательно -параллельного проектирования сложных технических объектов // АиТ. 1994. №5.-С. 128-157.

102. Фейнберг В.З. Геометрические задачи машинной графики БИС. М.: Радио и связь, 1987. - 176 с.

103. Davis L (Ed). Handbook of Genetic Algorithms. Van Nostrand Reinhoed, New Jork, USA, 1991. p.69-72.

104. De Jong K.A. An analysis of the behavior of a class of genetic adaptive systems. Doctoral thesis. Dept Computer and Communication Sciences? University of Michigan. Ann Arbor, 1975. p.96-98.

105. Wong D.F., Lin C.I. A new algoritm for floorplan design, Proc. 23 rd ACM/IEEE Design Automation Conf. Las Vegas, NV, 1986. p. 101-107.

106. Gahoon J.P., Paris.W.D. Genetic placement, IEEE Trans. Comput.-Aided Des. //Integrated Circuits & Syst. Vol.6 .1987. № 6. p. 956-964.

107. Goodman E., Tetelbaum A., Kureichik V. A Genetic Algorithm Approach to Compaction, Bin Packing, and Nesting Problems, Case Center Technical Report №940702, Michigan State University. 1994. p.154-160.

108. Goldberg D.E. Genetic Algorithms in Search, Optimization, and Machine Learning. MA: Addison-Wesley, 1989. p.246-248.

109. Grefenstette J. J. Optimization of control parameters for genetic algorithms. IEEE Transactions on systems, man and cybernetics SMC-I6(1). 1986. p. 122-128.

110. Holland J.H. Adaptation in Natural and Artificial Systems. Ann Arbor: The University of Michigan Press, 1975. p.232-241.

111. Cohoon J.P., Hegde S.U., Martin W.N. Distributed genetic algorithms for the floorplan design problem //Transactions on Computer Aided Design. 1991. Vol.l0.№ 4. p. 483-492.

112. Louis S.J. Genetic Algorithms As A Computational Tool for Design (Master Thesis). 1997. p.184-197.

113. Murata H. , Fujiyoshi K., Nakatake S. Rectangular-Packing-Based Module Placement, ICCAD. 1995. p. 472-479.

114. Onodera H. , Taniguchi Y., Tamaru K. Branch-and-Bound Placement for Building Block Layout. DAC, 1991, p. 433-439.

115. Schaffer J.D., Caruana R.A., Eschclman L.J. A study of control parameters affecting online performance of genetic algorithm for function optimisation.

116. Proceedings of the Third International Conference on Genetic Algorithms and their applications. San Mateo, CA. 1989., pages 51-60.