автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.10, диссертация на тему:Управление многокомпонентными производственно-сбытовыми системами на основе имитационного моделирования

На правахрукописи

ПЕТРЕНКО Александр Леонидович

УПРАВЛЕНИЕ МНОГОКОМПОНЕНТНЫМИ ПРОИЗВОДСТВЕННО-СБЫТОВЫМИ СИСТЕМАМИ НА ОСНОВЕ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Специальность

05.13.10 - Управление в социальных и экономических системах

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Уфа 2004

Работа выполнена на кафедре технической кибернетики Уфимского государственного авиационного технического университета

Научный руководитель:

д-р техн. наук, доцент ВАЛЕЕВА Роза Гумеровна

Официальные оппоненты:

д-р техн. наук, проф. КАБАЛЬНОВ Юрий Степанович

канд. техн. наук, доцент ИБАТУЛЛИНА София Мухамедовна

Ведущая организация:

Башкирский государственный университет (г. Уфа)

Защита диссертации состоится « 29 »_

2004 г.

в /¡7 00 часов на заседании диссертационного совета Д-212.288.03 при Уфимском государственном авиационном техническом университете по адресу: 450000, Уфа-центр, ул. К.Маркса, 12, УГАТУ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета

Автореферат разослан « »_2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета д-р техн. наук, проф.

Миронов В.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы

Современный период развития мировой экономики характеризуется растущей динамичностью рыночной среды и тенденцией глобализации рынка. Благодаря интенсивному развитию информационных технологий растет уровень информированности потребителя о существующей на рынке продукции, ее ценах и потребительских свойствах, повышается прозрачность рынка. Резко обостряется конкуренция между производителями, которая, в свою очередь, стимулирует увеличение участия наукоемких технологий при производстве продукции, а также сокращение ее жизненного цикла, и вынуждает уделять повышенное внимание вопросам сбыта продукции.

Чтобы успешно противостоять растущей конкуренции производственные предприятия вынуждены искать различные пути для получения конкурентных преимуществ. Структура предприятий, механизмы их функционирования и управления претерпевают существенные изменения. Важнейшей характерной чертой современного производства является его тесная взаимосвязь с рынком, поэтому целесообразно рассматривать производственную и сбытовую деятельность предприятия комплексно, во взаимодействии.

В связи с этим можно говорить о производственно-сбытовых системах (ПСС) как сложных организационно-экономических объектах, функционирующих в условиях неопределенности рыночной среды, исследование которых имеет большое научно-практическое значение.

Анализ работ отечественных и зарубежных авторов в области исследования процессов функционирования и управления сложными организационно-экономическими системами показал, что вопросы функционирования и управления ПСС в условиях неопределенности рынка и наличия конкуренции являются недостаточно изученными.

Одной из объективных причин, препятствующих развитию исследований в данной области, является отсутствие адекватного инструментария исследователя. Современные информационные технологии являются тем фундаментом, который позволяет расширить возможности исследователя при анализе рассматриваемого класса систем за счет автоматизации процессов исследования й интенсивного применения численных методов. Поэтому развитие средств автоматизации научных исследований, предназначенных для анализа производственно-сбытовых систем, является актуальным и востребованным.

Цель работы заключается в разработке моделей, алгоритмов и программного обеспечения для систем управления производством на основе имитационного моделирования динамики его функционирования в условиях рыночной среды.

Цель работы и задачи исследования

дующие задачи.

1. Разработать функциональную схему управляемой многокомпонентной производственно-сбытовой системы с учетом возмущающих факторов внешней среды.

2. Сформулировать основные принципы построения автоматизированной системы имитационного моделирования (АСИМ) для исследования процессов управления и функционирования ПСС с учетом специфических особенностей объекта исследования.

3. Разработать концептуальную модель системы массового обслуживания для построения имитационных моделей процессов функционирования компонентов ПСС.

4. Разработать алгоритмы функционирования и программное обеспечение систем имитационного моделирования, включая интерфейсную модель АСИМ, обеспечивающую хранение имитационных моделей производственно-сбытовых систем и организацию доступа к программным компонентам модели, механизм управления объектами АСИМ на основе обмена параметризованными сообщениями, а также алгоритм имитационного моделирования динамики процессов управления и функционирования ПСС.

5. Оценить эффективность разработанного программного обеспечения при анализе динамики функционирования производственно-сбытовой системы и ее компонентов, а также при разработке и тестировании моделей, структур и алгоритмов управления производством.

Методы исследования

При решении поставленных в диссертационной работе задач использованы методы системного анализа, методы проектирования информационных систем, методы теории моделирования сложных систем, теории иерархических систем, а также теории автоматического управления.

Научная новизна результатов

Новизна функциональной схемы управляемой многокомпонентной производственно-сбытовой системы заключается в том, что она формализует взаимодействие ее подсистем в виде наборов входных и выходных переменных и обеспечивает возможность построения нелинейных динамических моделей производственно-сбытовых систем на основе набора базовых элементов для исследования процессов функционирования и управления ПСС.

Новизна концептуальной модели системы массового обслуживания заключается в том, что она позволяет определить универсальный набор базовых элементов системы имитационного моделирования для построения моделей процессов функционирования отдельных компонентов производственно-сбытовой системы.

Новизна интерфейсной модели автоматизированной системы имитационного моделирования заключается в том, что она стандартизирует исполь-

зование основных объектов системы, обеспечивает программную организацию имитационной модели ПСС, позволяет обеспечить открытость системы и возможность расширения состава ее компонентов потенциальными пользователями.

Новизна предложенного механизма управления объектами АСИМ заключается в том, что он позволяет организовать взаимодействие объектов системы имитационного моделирования на основе обмена параметризованными сообщениями, использующими терминологию предметной области, а также позволяет повысить автономность объектов приложения, упростить процессы его проектирования, модификации и отладки.

Новизна алгоритма имитационного моделирования динамики процессов управления и функционирования ПСС заключается в том, что он позволяет моделировать процессы производства, сбыта продукции и процессы управления производством на базе единого подхода с использованием предложенной интерфейсной модели.

Практическая ценность и внедрение результатов

Разработан комплекс программ имитационного моделирования, включающий в себя автоматизированную систему имитационного моделирования динамики функционирования ПСС и поддержки принятия решений при управлении производством, а также программу имитационного моделирования систем массового обслуживания для исследования процессов функционирования компонентов ПСС.

Практическая ценность полученных результатов заключается в том, что разработанное программное обеспечение может быть использовано при обучении специалистов технических и экономических специальностей методам моделирования и организационного управления производством, при анализе динамики функционирования реальных производственных систем и формировании решений при управлении процессами производства и сбыта продукции на основе имитационного моделирования, а также при синтезе моделей и алгоритмов управления производством в условиях рыночной среды.

Разработанный комплекс программ имитационного моделирования для исследования процессов функционирования производственно-сбытовых систем и их компонентов, а также поддержки принятия решений при управлении производством внедрен в учебный процесс Уфимского государственного авиационного технического университета (УГАТУ).

Программное обеспечение автоматизированной системы имитационного моделирования динамики функционирования и поддержки принятия решений при управлении производством, а также методика ее применения при анализе производственно-сбытовой деятельности используются на одном из промышленных предприятий г. Уфы.

Основания для выполнения работы

Работа выполнена в период 1999-2003 гг. на кафедре технической кибернетики УГАТУ и связана с выполнением госбюджетных научно-исследовательских работ № ИФ-ТК- 16-00-03/а (2000 г.) и № ИФ-ТК-14-01-ОЗ/а (2001 г.).

Работа поддержана в рамках Федеральной целевой программы "Государственная поддержка интеграции высшего образования и фундаментальной науки", контракт № 21-76 (2000-2003 гг.).

Результаты, выносимые на защиту

1. Функциональная схема управляемой многокомпонентной производственно-сбытовой системы с учетом возмущающих факторов внешней среды, позволяющая выделить подсистемы ПСС, формализовать их взаимодействие в виде наборов входных и выходных переменных и обеспечивающая возможность построения имитационных моделей, описывающих динамику функционирования производственно-сбытовых систем.

2. Принципы построения АСИМ для исследования процессов управления и функционирования ПСС, учитывающие специфические свойства производственной системы как объекта исследования - сложность, плохую формализуемость, динамичность, наличие организационной составляющей, способность к функционированию в условиях неопределенности рыночной среды.

3. Концептуальная модель системы массового обслуживания, позволяющая выделить универсальный состав базовых элементов для построения имитационных моделей процессов функционирования отдельных компонентов ПСС.

4. Алгоритмы функционирования и программное обеспечение АСИМ динамики функционирования производственно-сбытовых систем и поддержки принятия решений при управлении производством в условиях рынка на основе нелинейных динамических моделей и моделей искусственного интеллекта, а также программное обеспечение системы моделирования для исследования функционирования отдельных компонентов ПСС на основе моделей теории массового обслуживания.

Интерфейсная модель автоматизированной системы имитационного моделирования, обеспечивающая выполнение функций хранения, модификации, управления имитационной моделью, моделирования динамики процессов функционирования ПСС и управления производством и стандартизирующая использование объектов АСИМ со сходными наборами функций.

Механизм управления объектами АСИМ на основе обмена параметризованными сообщениями, обеспечивающий их взаимодействие при совместном использовании имитационной модели ПСС и доступе к данным системы имитационного моделирования.

5. Результаты исследований эффективности разработанного программ-

ного обеспечения при анализе динамики процессов функционирования производственно-сбытовых систем и их компонентов, а также при разработке и тестировании моделей, структур и алгоритмов управления производством.

Апробация работы и публикации

Основные научные результаты и выводы, полученные в диссертационной работе, докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях различного уровня, среди, которых: Всероссийская студенческая научная конференция "Королевские чтения" (Самара, 1999), Международный семинар "Информатика и информационные технологии" (Уфа, 2000, 2001, Патрас, Греция, 2002), Всероссийская научно-техническая конференция "Проблемы информатики в образовании, управлении, экономике и технике" (Пенза, 2001), Восьмая всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов "Микроэлектроника и информатика-2001" (Москва, Зеленоград, 2001), Международная молодежная научно-техническая конференция "Интеллектуальные системы управления и обработки информации" (Уфа, 2001).

Результаты диссертационной работы непосредственно отражены в 9 публикациях, в том числе в виде 7 научных статей в российских научных изданиях и трудах конференций различного уровня, а также 2 свидетельствах Роспатента о регистрации программ для ЭВМ.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю, профессору Р.Г. Валеевой и доценту С.В. Сильновой за помощь в создании математических моделей ПСС и их программной реализации и квалифицированные консультации по вопросам разработки программного обеспечения.

Структура работы

Диссертационная работа изложена на 225 страницах и включает в себя введение, четыре главы основного материала, заключение, библиографический список и приложения. Библиографический список включает 116 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель, задачи исследования, научная новизна и практическая ценность полученных результатов, дана краткая характеристика работы.

Глава 1. Анализ проблемы применения современных информационных технологий при исследовании и управлении производственно-сбытовыми системами

Выявленные специфические свойства производственно-сбытовой системы как объекта исследования и управления позволяют отнести ее к классу сложных организационных, динамических, плохо формализуемых систем, характеризующихся адаптивностью и наличием организационной составляю-

щей, функционирующих в условиях конкуренции и неопределенности внешней среды.

В результате анализа существующих подходов к исследованию производственных систем обоснована необходимость использования имитационного моделирования как эффективного метода исследования и выявлены основные задачи имитационного моделирования применительно к классу производственно-сбытовых систем: создание адекватных моделей функционирования ПСС, прогнозирование их состояния, а также синтез моделей управления.

Обзор средств имитационного моделирования, предлагаемых на современном рынке программного обеспечения, позволил выделить четыре группы программных продуктов, используемых для исследования производственных систем: общецелевые системы имитационного моделирования, проблемно-ориентированные системы, деловые игры и интегрированные среды. Обоснована необходимость разработки комплекса программ имитационного моделирования, которые сочетали бы в себе передовые идеи методологии исследования сложных организационных систем и возможности современных информационных технологий.

На основе анализа проблем исследования, моделирования и управления функционированием производственно-сбытовых систем в условиях рынка сформулирована цель работы и определены задачи исследования.

Глава 2. Проектирование комплекса программ имитационного моделирования для исследования управляемых производственно-сбытовых систем

С учетом выявленных свойств производственно-сбытовой системы сформулированы основные принципы построения автоматизированной системы имитационного моделирования динамики функционирования производственно-сбытовых систем и поддержки принятия решений при управлении производством, включая применение предметно-ориентированного интерфейса и средств автоматизации при построении имитационных моделей, использование методов и моделей искусственного интеллекта при синтезе моделей и алгоритмов принятия решений при управлении производством, принцип открытости архитектуры АСИМ и применение многопоточности.

Сложность и неоднородность ПСС как объекта исследования позволяют обосновать целесообразность организации имитационной модели в виде многоуровневой иерархической структуры, объединяющей математические модели различных классов при синтезе моделей функционирования производственно-сбытовых систем, а также моделей управления.

На базе сформулированных принципов построения автоматизированной системы имитационного моделирования и предложенной организации имитационной модели определен состав компонентов системы: приложений и программных объектов, взаимодействующих в процессе создания и модификации имитационной модели.

Для исследования процессов функционирования ПСС разработана

функциональная схема управляемой многокомпонентной производственно-сбытовой системы (рисунок 1), функционирующей в условиях неопределенности рыночной среды, выпускающей продукцию п видов и реализующей ее на т территориальных рынках.

Предложенная схема позволяет определить структуру имитационной модели производственно-сбытовой системы, выделить ее подсистемы и формализовать их взаимодействие на основе описания векторов входных и выходных переменных моделей каждой подсистемы, отражающих материальные и информационные потоки в системе.

' Так, например, вектор входных переменных для модели подсистемы формирования цены имеет вид: ^

конк

где Ц^. и Ц.. - цена реализации продукции /-ГО вида на /-М территориальном рынке для предприятия и конкурента в предыдущий период времени, 1 = \,п, у = 1 ,т\ , N¡1 ¡-I - объемы реализация продукции 1-го вида

на территориальном рынке предприятием и конкурентом за предыдущий

период времени; С( - себестоимость единицы продукции 1-ГО вида.

Вектор выходных переменных подсистемы будет иметь вид:

УагФ„рм.це„ы = ||цР| |ц.и )

р

где Цу ■- равновесная цена продукции /-ГО вида нау-М территориальном рынке, а Ц, - цена продукции /'-го вида на у-м территориальном рынке для предприятия.

Для решения задач исследования отдельных компонентов ПСС, процессы функционирования которых могут быть описаны с помощью аппарата теории вероятностей и теории массового обслуживания, выполнен анализ существующих классификаций систем массового обслуживания. Проведенный анализ послужил основой для разработки концептуальной модели системы массового обслуживания. Предложенная концептуальная модель позволила выделить универсальный состав базовых элементов, необходимых для построения имитационных моделей отдельных компонентов производственно-сбытовых систем.

Предложенная функциональная схема управляемой многокомпонентной производственно-сбытовой системы и концептуальная модель системы массового обслуживания послужили основой для проектирования комплекса программ имитационного моделирования для исследования процессов

Рисунок 1 — Функциональная схема управляемой многокомпонентной производственно-сбытовой системы

управления и функционирования ПСС и их компонентов.

В процессе проектирования разработана интерфейсная модель АСИМ, которая обеспечивает использование различных компонентов системы имитационного моделирования, реализующих сходные наборы функций, в стандартизованной, унифицированной форме.

Основными преимуществами использования предложенной интерфейсной модели являются возможность реализации принципа открытости и расширяемости компонентного состава АСИМ, повышение модульности приложения, упрощение процесса его создания и модификации.

В процессе создания интерфейсной модели определены интерфейсы и рассмотрены вопросы функционирования основных объектов системы моделирования: универсального' контейнера для хранения данных произвольного типа в памяти ЭВМ, базового элемента АСИМ, составного блока как объекта, предназначенного для хранения информации об отдельной подмодели имитационной модели ПСС, объекта, оперирующего имитационной моделью и предназначенного для хранения общих для всей модели данных и настроек, а также объекта конфигурации, отвечающего за обеспечение доступа к настройкам системы моделирования.

Глава 3. Разработка алгоритмов функционирования и программного обеспечения автоматизированной системы имитационного моделирования

При разработке сложных программных продуктов часто возникает проблема организации согласованного функционирования множества экранных форм и компонентов программного обеспечения при совместном использовании данных различными объектами системы, а также проблема управления информационными потоками и доступом к большому числу переменных, в том числе тех, которые определяют логику функционирования информационной системы. Для решения этой проблемы при разработке АСИМ предложен механизм управления объектами приложения на основе обмена параметризованными сообщениями (рисунок 2).

Наличие данного механизма позволяет реализовать различные компоненты АСИМ и, в том числе экранные формы в виде относительно независимых объектов, способных обмениваться информацией друг с другом при помощи параметризованных сообщений специального формата, уведомлений или запросов, имеющих следующую структуру:

<сообщение> = {<источник>}<тип сообщения><список параметров>.

Важными преимуществами применения механизма обмена сообщениями является упрощение процесса проектирования системы за счет повышения автономности ее объектов и стандартизации взаимодействия между ними, повышение читабельности исходного кода, упрощение процессов отладки и модификации системы.

Для решения задачи моделирования динамики процессов функционирования и управления производственно-сбытовыми системами разработан

алгоритм имитационного моделирования, использующии принцип дискретизации по времени и позволяющий учитывать наличие обратных связеИ в моделируемой системе.

Рисунок 2 - Схема взаимодействия объектов клиентов с сервером сообщений

Для решения задачи выбора начальных точек и путей распространения сигнала внутри модели в процессе работы имитационного алгоритма предложена процедура ранжирования элементов, которая позволяет автоматически формировать последовательность опроса элементов модели.

Сложность моделей функционирования производственно-сбытовой системы определяет необходимость использования средств автоматизации построения имитационных моделей. С этой целью разработаны мастера, позволяющие на основании диалога с пользователем генерировать модели различных подсистем производственно-сбытовой системы. При разработке программного обеспечения АСИМ определен состав мастеров, их функции, а также механизм их использования пользователем и объектами АСИМ.

Использование мастеров при создании моделей производственно-сбытовых систем позволило упростить процесс создания моделей за счет использования предметно-ориентированного интерфейса, ускорить процесс

создания моделей по стандартным шаблонам и обеспечить возможность применения АСИМ пользователем, не имеющим навыков в моделировании систем, а также возможность разработки средств автоматизации построения дополнительных пользовательских моделей на основе использования стандартного программного интерфейса мастеров.

В процессе разработки программного обеспечения спроектирован пользовательский интерфейс АСИМ, организованный в виде трех составляющих: предметно-ориентированного интерфейса мастеров, пользовательского интерфейса среды моделирования, пользовательского интерфейса настройки элементов модели (рисунок 3).

Интерфейс лилыоватсля

Рисунок 3 - Организация интерфейса АСИМ

Организован доступ пользователя к различным составляющим пользовательского интерфейса системы и рассмотрен порядок их взаимодействия.

Глава 4. Выполнение экспериментальных исследований с применением разработанного программного обеспечения

Для оценки эффективности применения предложенного программного обеспечения систем имитационного моделирования при решении задач исследования процессов функционирования и управления производственно-сбытовыми системами проведены четыре серии экспериментов.

Первая серия экспериментов имеет целью сравнительную оценку качества разработанного алгоритма моделирования динамики процессов управ-

ления и функционирования производственно-сбытовых систем. При выполнении экспериментов проводилось сравнение результатов моделирования динамики функционирования подмодели производства, входящей в состав модели ПСС, полученных при использовании АСИМ, с результатами при использовании программы 8шшЬтк из пакета Мя1ЬаЪ. В качестве основного критерия оценки качества рассматривалась величина относительного отклонения значений фактического темпа выпуска продукции за моделируемый период времени.

Результаты исследований показали, что ни в одном из экспериментов величина отклонения не превысила 1,84 % (при значении минимального отклонения, близком к 0,01 % и средней величине отклонения 0,48 %), что свидетельствует об эффективности и пригодности предложенного алгоритма для моделирования динамики процессов управления и функционирования производственно-сбытовых систем.

Вторая серия экспериментов позволяет оценить эффективность применения разработанной АСИМ при исследовании производственных систем, содержащих большое число элементов. Цель исследования состоит в выявлении оптимального, с точки зрения практического использования системы, размера имитационной модели ПСС, т е. области применения АСИМ.

Эксперименты показали, что использование АСИМ целесообразно, если число территориальных рынков и видов продукции находится в диапазоне от 3 до 6. В зависимости от производительности конкретной ЭВМ этот диапазон может незначительно варьироваться. Это обстоятельство указывает на то, что разработанную АСИМ целесообразно использовать для обучения методам математического моделирования и организационного управления производством либо для исследования динамики процессов производства и сбыта относительно небольшого числа видов продукции для реальных производственных систем.

При проведении третьей серии экспериментов выполнена оценка применимости разработанного инструментария для исследования эффективности моделей и алгоритмов интеллектуального управления ПСС с использованием реальных данных о производстве и сбыте продукции одного из промышленных предприятий г.Уфы.

В процессе экспериментов исследована эффективность нейро-нечеткой модели поддержки принятия решений по управлению выпуском продукции с использованием информации о фактическом состоянии производственно-сбытовой системы. При создании модели применялись система поддержки решений на основе нечеткой логики ЛРЬс^ю3.0 и программа проектирования нейронных сетей Ке1Мсгх, разработанные ранее на кафедре ТК УГАТУ. Нейро-нечеткая модель использована в АСИМ при расчете значений показателей функционирования ПСС в результате принятия решений по управлению выпуском продукции: в 75 % случаев прибыль, ожидаемая в результате принятия решений, превысила фактическую прибыль предприятия в иссле-

дуемом периоде на 6 % - 39 %, в остальных случаях ожидаемая прибыль была ниже фактической не более, чем на 3,5 %.

Четвертая серия экспериментов проводилась с целью оценки эффективности применения разработанной программы моделирования систем массового обслуживания при исследования процессов функционирования компонентов производственно-сбытовой системы: производственных участков и цехов.

Результаты экспериментов показали, что разработанная программа позволяет исследовать функционирование различных компонентов производственно-сбытовых систем, выявлять скрытые резервы для увеличения производительности и узкие места в организации производства, оценивать загрузку отдельных рабочих мест и время простоя оборудования при работе в нормальном режиме и принимать решение о переоснащении рабочих мест, изменении регламента работы цеха, реорганизации его структуры и т.д.

Возможность исследования компонентов ПСС обеспечивается за счет развитых средств диагностирования состояния элементов модели и предоставления программой статистических данных о функционировании каждого элемента модели и системы в целом.

Полученные результаты позволяют утверждать, что разработанная программа моделирования СМО является удобным и эффективным инструментом исследования процессов функционирования компонентов производственно-сбытовых систем.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработана функциональная схема управляемой многокомпонентной производственно-сбытовой системы с учетом возмущающих факторов внешней среды, обеспечивающая построение имитационных моделей реальных ПСС и позволяющая исследовать процессы их функционирования. При разработке модели определен состав подсистем производственно-сбытовой системы, их назначение, функции, а также выявлены особенности их функционирования. Определены взаимосвязи между подмоделями, а также векторы входных и выходных переменных подмоделей, формализующих взаимодействие подсистем между собой и с внешней рыночной средой.

2. Управление производственно-сбытовыми системами на основе имитационного моделирования обеспечивается за счет предварительного анализа ситуаций, выбора решения по управлению и оценки последствий принятого решения посредством моделирования процессов функционирования ПСС и поддержки принятия решений при управлении производством.

Анализ специфических свойств производственно-сбытовой системы как объекта исследования и управления позволил сформулировать основные принципы построения АСИМ для исследования процессов управления и функционирования ПСС: применение предметно-ориентированного интерфейса и средств автоматизации построения имитационных моделей, исполь-

зование методов и моделей искусственного интеллекта при синтезе моделей и алгоритмов принятия решений по управлению производством, использование принципа открытости архитектуры АСИМ и многопоточности.

Предложенная структура имитационной модели организована в виде многоуровневой иерархии, учитывающей неоднородность и иерархичность структуры производственно-сбытовых систем и позволяющей объединить математические модели различных классов при синтезе моделей процессов производства и сбыта продукции, а также моделей управления.

Предложенные средства автоматизации построения имитационных моделей, используя предметно-ориентированный диалог с пользователем, позволяют учесть сложность производственно-сбытовой системы как объекта исследования. Принцип открытости системы обеспечивает возможность расширения компонентного состава АСИМ.

Целесообразность использования моделей искусственного интеллекта при синтезе моделей управления производственно-сбытовой системой определяется функционированием системы в условиях неопределенности рыночной среды.

3. На основании анализа существующих способов классификации систем массового обслуживания разработана концептуальная модель СМО, используемой для формализации и исследования функционирования компонентов производственных систем. Определены состав и функциональные возможности базовых элементов для создания имитационных моделей систем массового обслуживания, необходимых для исследования процессов функционирования отдельных компонентов производственно-сбытовых систем (производственных участков и цехов).

4. В целях обеспечения унифицированного использования программных компонентов системы моделирования со сходными наборами функций разработана интерфейсная модель АСИМ. Предложенная модель позволяет реализовать принцип открытости архитектуры системы и организовать доступ к функциям программных компонентов имитационной модели ПСС. Рассмотрена организация основных компонентов АСИМ: контейнера для хранения данных, базового элемента имитационной модели, контейнера подмодели, а также объекта для управления хранением имитационной модели и объекта конфигурации.

Для организации взаимодействия объектов приложения разработан унифицированный механизм обмена параметризованными сообщениями. Предложенный механизм обеспечивает согласованное функционирование объектов приложения при их совместном доступе к данным, позволяет упростить процесс проектирования приложения, облегчает процесс отладки и модификации разработанного приложения за счет повышения автономности функционирования объектов приложения - экранных форм и невизуальных объектов, а также использования терминологии предметной области при описании взаимодействия объектов приложения.

Разработаны алгоритмы функционирования и программное обеспече-

ние АСИМ динамики функционирования ПСС и поддержки принятия решений при управлении производством, а также системы имитационного моделирования СМО для исследования процессов функционирования отдельных компонентов производственно-сбытовых систем.

С учетом предложенной организации имитационной модели АСИМ разработан алгоритм имитационного моделирования, обеспечивающий моделирование динамики функционирования производственно-сбытовой системы. Предложенный алгоритм позволяет учесть наличие обратных связей у исследуемого объекта, а также в автоматическом режиме формирует последовательность опроса элементов имитационной модели в соответствии с процедурой ранжирования элементов модели.

Для упрощения процесса построения имитационных моделей на основе настраиваемых шаблонов разработаны мастера АСИМ как предметно-ориентированные средства автоматизации построения имитационных моделей производственно-сбытовой системы. Определен порядок взаимодействия мастеров в процессе модификации пользователем имитационной модели ПСС.

Разработан пользовательский интерфейс АСИМ: интерфейс оболочки АСИМ, пользовательский интерфейс мастеров, а также интерфейс для настройки базовых элементов пользователем.

5. Результаты экспериментальных исследований качества алгоритма имитационного моделирования динамики процессов управления и функционирования ПСС подтверждают его эффективность: величина отклонения результатов моделирования динамики процесса производства продукции, полученных с использованием БтиШк и АСИМ, не превысила 1,84 %.

Выполненный анализ зависимости затрат времени на проведение имитационных экспериментов с АСИМ от размеров имитационной модели определяет область применения АСИМ: для обучения методам моделирования и организационного управления производством, а также для управления и исследования процессов функционирования реальных многопродуктовых многорыночных производственно-сбытовых систем с учетом выявленных ограничений АСИМ при использовании стандартных, автоматически генерируемых моделей.

Экспериментально подтверждена возможность применения АСИМ при разработке и тестировании моделей и алгоритмов интеллектуального управления производственно-сбытовыми системами на основе исследования эффективности нейро-нечеткой модели поддержки принятия решений по управлению выпуском продукции. Использование АСИМ позволило установить, что применение нейро-нечеткой модели в 75% экспериментов обеспечивает увеличение прибыли предприятия на 6 - 39% по сравнению с фактической.

Доказана эффективность применения разработанной программы моделирования систем массового обслуживания при исследовании компонентов производственно-сбытовых систем. Продемонстрированы возможности раз-

работанной программы на этапах проектирования моделей СМО, имитации динамики функционирования компонентов ПСС, а также диагностики состояния системы и ее элементов.

1. Петренко АЛ. Динамические модели управления производственно-сбытовыми системами // Королевские чтения: Тр. Всерос. студ. науч. конф. Самара: СГАУ, 1999. С. 39 - 40.

2. Валеева Р.Г., Петренко А.Л. Информационные аспекты имитационного моделирования многокомпонентных производственных систем // Информатика и информационные технологии: Тр. 2-го междунар. сем. Уфа, УГАТУ, 2000. Т. 2. С. 341 - 346. (На англ. яз.).

3. Ильясов Б.Г., Исмагилова Л.А., Валеева Р.Г., Петренко АЛ. Имитационное моделирование для исследования многокомпонентных производственных систем // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2000. №10. С. 7 - 11.

4. Исмагилова Л.А., Валеева Р.Г., Петренко А.Л. Имитационное моделирование в исследовании динамики многокомпонентных производственных систем // Информатика и информационные технологии: Тр. 2-го между-нар. сем. Уфа, УГАТУ, 2000. Т. 2. С. 304 - 307. (На англ. яз.).

5. Валеева Р.Г., Петренко АЛ. Система имитационного моделирования для исследования производственно-сбытовой деятельности предприятия // Информатика и информационные технологии: Тр. 3-го междунар. сем. Уфа, УГАТУ, 2001. Т. 2. С. 112 -116. (На англ. яз.).

6. Петренко А.Л. Автоматизированная система имитационного моделирования для исследования производственно-сбытовых систем // Проблемы информатики в образовании, управлении, экономике и технике: Тр. Всерос. науч.-техн. конф. Пенза: ПДЗ, 2001. С. 157 - 158.

7. Свид-во об офиц. рег. программы для ЭВМ № 2001611368. Программа имитационного моделирования систем массового обслуживания / Б.Г. Ильясов, Р.Г. Валеева, А.Л. Петренко, К.А. Конев. М: Роспатент, 2001.

8. валеева Р.Г., Петренко АЛ. Программный комплекс для моделирования и исследования производственных систем // Информационные технологии. 2002. №11. С. 58 - 64.

9. Свид-во об офиц. рег. программы для ЭВМ № 2002611510. Система имитационного моделирования динамики и принятия решений по управлению производством / Р.Г. Валеева, А.Л. Петренко. М.: Роспатент, 2002.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ

Диссертант

Петренко А.Л.

ПЕТРЕНКО Александр Леонидович

УПРАВЛЕНИЕ МНОГОКОМПОНЕНТНЫМИ ПРОИЗВОДСТВЕННО-СБЫТОВЫМИ СИСТЕМАМИ НА ОСНОВЕ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Специальность

05.13.10 - Управление в социальных и экономических системах

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано к печати 23.11.2004. Формат 80x64 1/16. Бумага офсетная. Печать плоская. Усл. печ. л. 1,0.Усл. кр.-отт. 1,0. Уч.-изд.л.0,9. Тираж 100 экз. Заказ № 657.

Уфимский государственный авиационный технический университет Центр оперативной полиграфии 450000, Уфа-центр, ул.К. Маркса, 12

»--10 9

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ПРИМЕНЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ И УПРАВЛЕНИИ ПРОИЗВОДСТВЕННО-СБЫТОВЫМИ СИСТЕМАМИ.

1.1 Производственно-сбытовая система (ПСС) как объект исследования и управления.

1.2 Анализ подходов и программных средств, применяемых при исследовании процессов функционирования производственно-сбытовых систем.

1.3 Цель и задачи исследования.!.

Выводы по главе 1.

ГЛАВА 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОМПЛЕКСА ПРОГРАММ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ УПРАВЛЯЕМЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННО-СБЫТОВЫХ СИСТЕМ.

2.1 Основные принципы построения автоматизированной системы имитационного моделирования (АСИМ) для исследования процессов функционирования и управления ПСС и их компонентов.

2.2 Функциональная схема модели для исследования процессов функционирования ПСС в условиях рынка.

2.3 Концептуальная модель системы массового обслуживания для исследования процессов функционирования компонентов ПСС.

2.4 Интерфейсная модель АСИМ как основа для построения имитационных моделей производственно-сбытовых систем и их компонентов.

Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ.

3.1 Организация управления объектами приложения на основе унифицированного механизма обмена параметризованными сообщениями.

3.2 Особенности реализации алгоритма имитационного моделирования динамики функционирования ПСС.

3.3 Автоматизация построения имитационных моделей с использованием мастеров.

3.4 Пользовательский интерфейс АСИМ.

Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. ВЫПОЛНЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ РАЗРАБОТАННОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ.

4.1 Оценка качества алгоритма имитационного моделирования для исследования динамики функционирования ПСС.

4.2 Оценка возможности применения АСИМ для исследования процессов функционирования многопродуктовых многорыночных ПСС.

4.3 Исследование применимости АСИМ при разработке моделей и алгоритмов управления процессами производства и сбыта.

4.4 Применение программы имитационного моделирования систем массового обслуживания при анализе процессов функционирования компонентов ПСС.

Выводы по главе 4.

Актуальность темы

Современный период развития мировой экономики характеризуется растущей динамичностью рыночной среды и тенденцией глобализации рынка. Благодаря интенсивному развитию информационных технологий растет уровень информированности потребителя о существующей на рынке продукции, ее ценах и потребительских свойствах, повышается прозрачность рынка. Резко обостряется конкуренция между производителями, которая, в свою очередь, стимулирует увеличение участия наукоемких технологий при производстве продукции с целью улучшения ее потребительских свойств, сокращение жизненного цикла продукции, и вынуждает уделять повышенное внимание вопросам сбыта произведенной продукции.

Чтобы успешно противостоять растущей конкуренции производственные предприятия вынуждены искать различные пути для получения конкурентных преимуществ [6,21,111,113,115,116]. Структура предприятий, механизмы их функционирования и управления претерпевают существенные изменения [8,22,23,27,59,71,75,87]. Важнейшей характерной чертой современного производства является его тесная взаимосвязь с рынком, поэтому целесообразно рассматривать производственную и сбытовую деятельность предприятия комплексно, во взаимодействии.

В связи с этим можно говорить о производственно-сбытовых системах (ПСС) как сложных организационно-экономических объектах, функционирующих в условиях неопределенности рыночной среды, исследование которых имеет большое научно-практическое значение.

Значительный вклад в исследование процессов функционирования и управления сложными организационно-экономическими системами внесли отечественные и зарубежные ученые:

• в развитие методов оптимального планирования и управления производством (В.В. Леонтьев, Н.Н. Моисеев, В.Н. Бурков, В.В. Кульба, Я.З.Цыпкин, Э.Й.Вилкас и др.);

• в создание системно-динамических моделей и систем имитационного моделирования (А.Г.Гранберг, Т.Нейлор, Н.В. Чепурных, А.Л. Новоселов, Б.Г. Ильясов, Дж. Форрестер, Н.Робертс, Е.Пестель и др.);

• в создание моделей макроэкономических систем (В.Л. Макаров, А.А. Петров, Ю.Н. Черемных, Э.Дж. Долан, Р.Пиндайк, П.Самуэльсон и др.);

• в разработку интеллектуальных алгоритмов принятия решений по управлению и экспертных систем (В.Ф. Венда, Д.А. Поспелов, Г.С. Поспелов, А.В. Смирнов, И.Ю. Юсупов, Э.В. Попов, В.Ф. Хорошевский и др.);

• в имитационное моделирование производственных i систем (А.А. Вавилов, Н.А. Саломатин, А.А. Колобов и др.) и автоматизацию процессов организационного управления (Ф.И. Перегудов, Б.Я. Советов и ДР-)

Однако, несмотря на наличие серьезной теоретической базы, вопросы функционирования и управления ПСС в условиях неопределенности и наличия конкуренции в настоящий момент являются недостаточно изученными. Одной из объективных причин, препятствующих развитию исследований в данной области, является отсутствие адекватного инструментария исследователя. Современные информационные технологии являются тем фундаментом, который позволяет расширить возможности исследователя при анализе рассматриваемого класса систем за счет автоматизации процессов исследования и интенсивного применения численных методов исследования. Поэтому развитие средств автоматизации научных исследований, предназначенных для анализа производственно-сбытовых систем, является актуальным и востребованным.

Цель работы н задачи исследования

Цель работы заключается в разработке моделей, алгоритмов и программного обеспечения для систем управления производством на основе имитационного моделирования динамики его функционирования в условиях рыночной среды.

Для достижения поставленной цели в работе необходимо решить следующие задачи.

1. Разработать функциональную схему управляемой многокомпонентной производственно-сбытовой системы с учетом возмущающих факторов внешней среды.

2. Сформулировать основные принципы построения автоматизированной системы имитационного моделирования (АСИМ) для исследования процессов управления и функционирования ПСС с учетом специфических особенностей объекта исследования.

3. Разработать концептуальную модель системы массового обслуживания для построения имитационных моделей процессов функционирования компонентов ПСС.

4. Разработать алгоритмы функционирования и программное обеспечение систем имитационного моделирования, включая интерфейсную модель АСИМ, обеспечивающую хранение имитационных моделей производственно-сбытовых систем и организацию доступа к программным компонентам модели, механизм управления объектами АСИМ на основе обмена параметризованными сообщениями, а также алгоритм имитационного моделирования динамики процессов управления и функционирования ПСС.

Оценить эффективность разработанного программного обеспечения при анализе динамики функционирования производственно-сбытовой системы и ее компонентов, а также при разработке и тестировании моделей, структур и алгоритмов управления производством.

Методы исследования

При решении поставленных в диссертационной работе задач использованы методы системного анализа, теории автоматического управления, теории иерархических систем, теории моделирования сложных систем, а также методы проектирования информационных систем.

Результаты, выносимые на защиту

1. Функциональная схема управляемой многокомпонентной производственно-сбытовой системы с учетом возмущающих факторов внешней среды, позволяющая выделить подсистемы ПСС, формализовать их взаимодействие в виде наборов входных и выходных переменных и обеспечивающая возможность построения имитационных моделей, описывающих динамику функционирования производственно-сбытовых систем.

2. Принципы построения АСИМ для исследования процессов управления и функционирования ПСС, учитывающие специфические свойства производственной системы как объекта исследования — сложность, плохую формализуемость, динамичность, наличие организационной составляющей, способность к функционированию в условиях неопределенности рыночной среды.

3. Концептуальная модель системы массового обслуживания, позволяющая выделить универсальный состав базовых элементов для построения имитационных моделей процессов функционирования отдельных компонентов ПСС.

4. Алгоритмы функционирования и программное обеспечение АСИМ динамики функционирования производственно-сбытовых систем и поддержки принятия решений при управлении производством в условиях рынка на основе нелинейных динамических моделей и моделей искусственного интеллекта, а также программное обеспечение системы моделирования для исследования функционирования отдельных компонентов ПСС на основе моделей теории массового обслуживания.

Интерфейсная модель автоматизированной системы имитационного моделирования, обеспечивающая выполнение функций хранения, модификации, управления имитационной моделью, моделирования динамики процессов функционирования ПСС и управления производством и стандартизирующая использование объектов АСИМ со сходными наборами функций.

Механизм управления объектами АСИМ на основе обмена параметризованными сообщениями, обеспечивающий их взаимодействие при совместном использовании имитационной модели ПСС и доступе к данным системы имитационного моделирования.

5. Результаты исследований эффективности разработанного программного обеспечения при анализе динамики процессов функционирования производственно-сбытовых систем и их компонентов, а также при разработке и тестировании моделей, структур и алгоритмов управления производством.

Научная новизна результатов

Новизна функциональной схемы управляемой многокомпонентной производственно-сбытовой системы заключается в том, что она формализует взаимодействие ее подсистем в виде наборов входных и выходных переменных и обеспечивает возможность построения нелинейных динамических моделей производственно-сбытовых систем на основе набора базовых элементов для исследования процессов функционирования и управления ПСС.

Новизна концептуальной модели системы массового обслуживания заключается в том, что она позволяет определить универсальный набор базовых элементов системы имитационного моделирования для построения моделей процессов функционирования отдельных компонентов производственно-сбытовой системы.

Новизна интерфейсной модели автоматизированной системы имитационного моделирования заключается в том, что она стандартизирует использование основных объектов системы, обеспечивает программную организацию имитационной модели ПСС, позволяет обеспечить открытость системы и возможность расширения состава " ее компонентов потенциальными пользователями.

Новизна предложенного механизма управления объектами АСИМ заключается в том, что он позволяет организовать взаимодействие объектов системы имитационного моделирования на основе обмена параметризованными сообщениями, использующими терминологию предметной области, а также позволяет повысить автономность объектов приложения, упростить процессы его проектирования, модификации и отладки.

Новизна алгоритма имитационного моделирования динамики процессов управления и функционирования ПСС заключается в том, что он позволяет моделировать процессы производства, сбыта продукции и процессы управления производством на базе единого подхода с использованием предложенной интерфейсной модели.

Практическая ценность и внедрение результатов

Разработан комплекс программ имитационного моделирования, включающий в себя автоматизированную систему имитационного моделирования динамики функционирования ПСС и поддержки принятия решений при управлении производством, а также программу имитационного моделирования систем массового обслуживания для исследования процессов функционирования компонентов ПСС.

Практическая ценность полученных результатов заключается в том, что разработанное программное обеспечение может быть использовано при обучении специалистов технических и экономических специальностей методам моделирования и организационного управления производством, при анализе динамики функционирования реальных производственных систем и формировании решений при управлении процессами производства и сбыта продукции на основе имитационного моделирования, а также при синтезе моделей и алгоритмов управления производством в условиях рыночной среды.

Разработанный комплекс программ имитационного моделирования для исследования процессов функционирования производственно-сбытовых систем и их компонентов, а также поддержки принятия решений при управлении производством внедрен в учебный процесс Уфимского государственного авиационного технического университета (УГАТУ).

Программное обеспечение автоматизированной системы имитационного моделирования динамики функционирования и поддержки принятия решений при управлении производством, а также методика ее применения при анализе производственно-сбытовой деятельности используются на одном из промышленных предприятий г. Уфы.

Основания для выполнения работы

Работа выполнена в период 2000-2003 гг. на кафедре технической кибернетики УГАТУ и связана с выполнением госбюджетных научно-исследовательских работ № ИФ-ТК-16-00-03/а (2000 г.)-и № ИФ-ТК-14-01-03/а (2001 г.).

Работа поддержана в рамках Федеральной целевой программы "Государственная поддержка интеграции высшего образования и фундаментальной науки", контракт № 21-76 (2000-2003 гг.)

Апробация работы п публикации

Основные научные результаты и выводы, полученные в диссертационной работе, докладывались и обсуждались на следующих научно-технических конференциях:

Всероссийская студенческая научная конференция "Королевские чтения", г. Самара, 1999;

Международный семинар "Информатика и информационные технологии", г. Уфа, 2000, 2001; г. Патрас, Греция, 2002;

Всероссийская научно-техническая конференция "Проблемы информатики в образовании, управлении, экономике и технике", г. Пенза, 2001;

Восьмая всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов "Микроэлектроника и информатика-2001г. Москва, Зеленоград, 2001;

Международная молодежная научно-техническая конференция "Интеллектуальные системы управления и обработки информации", г. Уфа, 2001;

Результаты диссертационной работы непосредственно отражены в 9 публикациях, в том числе в виде 7 научных статей в российских научных изданиях и трудах конференций различного уровня, а также 2 свидетельствах Роспатента о регистрации программ для ЭВМ.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю, профессору Валеевой Р.Г. и доценту Сильновой С.В. за помощь в создании математических моделей ПСС и их программной реализации, а также квалифицированные консультации по вопросам разработки программного обеспечения.

Структура работы

Диссертационная работа изложена на 225 страницах и включает в себя введение, четыре главы основного материала, заключение,

Выводы по главе 4

1. Проведены экспериментальные исследования качества работы предложенного алгоритма моделирования динамики производственносбытовых систем. Анализ экспериментальных данных показал, что результаты моделирования переходных процессов с использованием разработанного алгоритма соответствуют результатам, полученным с помощью программы Simulink. Проведенные исследования подтверждают пригодность имитационного алгоритма для исследования ПСС, а также возможность применения АСИМ в качестве инструмента исследования управляемых производственных процессов.

2. Исследована зависимость времени вычислений при проведении имитационных экспериментов с использованием АСИМ от размеров модели ПСС. Получены функциональные зависимости для оценки времени, требуемого для проведения имитационных экспериментов. Определены ограничения применения АСИМ при использовании стандартных, автоматически генерируемых моделей. Экспериментально подтверждена возможность применения разработанной АСИМ для обучения методам математического моделирования и организационного управления производством, а также для исследования динамики процессов производства и сбыта относительно небольшой группы видов продукции в рамках реальных ПСС.

3. Проведены исследования применимости АСИМ при разработке моделей и алгоритмов управления производственно-сбытовыми системами. Исследована модель поддержки принятия решений по : управлению выпуском продукции с использованием реальных данных о функционировании производственного предприятия и экспериментально подтверждена ее эффективность: ожидаемая прибыль превышает фактическую на 6-39%. Обоснована пригодность использования АСИМ для разработки и тестирования алгоритмов и моделей управления производственно-сбытовыми системами.

4. Экспериментальным путем доказана эффективность применения разработанной программы моделирования систем массового обслуживания при исследовании процессов функционирования компонентов ПСС. Продемонстрированы возможности разработанной программы на этапах проектирования моделей СМО, имитации динамики функционирования системы, а также диагностики состояния системы и ее элементов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработана функциональная схема управляемой многокомпонентной производственно-сбытовой системы с учетом возмущающих факторов внешней среды, обеспечивающая построение имитационных моделей реальных ПСС и позволяющая исследовать процессы их функционирования. При разработке модели определен состав подсистем производственно-сбытовой системы, их назначение, функции, а также выявлены особенности их функционирования. Определены взаимосвязи между подмоделями, а также векторы входных и выходных переменных подмоделей, формализующих взаимодействие подсистем между собой и с внешней рыночной средой.

2. Управление производственно-сбытовыми системами на основе имитационного моделирования обеспечивается за счет предварительного анализа ситуаций, выбора решения по управлению и оценки последствий принятого решения посредством моделирования процессов функционирования ПСС и поддержки принятия решений при управлении производством.

Анализ специфических свойств производственно-сбытовой системы как объекта исследования и управления позволил сформулировать основные принципы построения АСИМ для исследования процессов управления и функционирования ПСС: применение предметно-ориентированного интерфейса и средств автоматизации построения имитационных моделей, использование методов и моделей искусственного интеллекта при синтезе моделей и алгоритмов принятия решений по управлению производством, принцип открытости архитектуры АСИМ и многопоточности.

Предложенная структура имитационной модели организована в виде многоуровневой иерархии, учитывающей неоднородность и иерархичность структуры производственно-сбытовых систем и позволяющей объединить математические модели различных классов при синтезе моделей процессов производства и сбыта продукции, а также моделей управления.

Предложенные средства автоматизации построения имитационных моделей, используя предметно-ориентированный диалог с пользователем, позволяют учесть сложность производственно-сбытовой системы как объекта исследования. Принцип открытости системы обеспечивает возможность расширения компонентного состава АСИМ.

Целесообразность использования моделей искусственного интеллекта при синтезе моделей управления производственно-сбытовой системой определяется функционированием системы в условиях неопределенности рыночной среды.

3. На основании анализа существующих способов классификации систем массового обслуживания разработана концептуальная модель СМО, используемой для формализации и исследования функционирования компонентов производственных систем. Определены состав и функциональные возможности базовых элементов для создания имитационных моделей систем массового обслуживания, необходимых для исследования процессов функционирования отдельных компонентов производственно-сбытовых систем (производственных участков и цехов).

4. В целях обеспечения унифицированного использования программных компонентов системы моделирования со сходными наборами функций разработана интерфейсная модель АСИМ. Предложенная модель позволяет реализовать принцип открытости архитектуры системы и организовать доступ к функциям программных компонентов имитационной модели ПСС. Рассмотрена организация основных компонентов АСИМ: контейнера для хранения данных, базового элемента имитационной модели, контейнера подмодели, а также объекта для управления хранением имитационной модели и объекта конфигурации.

Для организации взаимодействия объектов приложения разработан унифицированный механизм обмена параметризованными сообщениями. Предложенный механизм обеспечивает согласованное функционирование объектов приложения при их совместном доступе к данным, позволяет упростить процесс проектирования приложения, облегчает процесс отладки и модификации разработанного приложения за счет повышения автономности функционирования объектов приложения - экранных форм и невизуальных объектов, а также использования терминологии предметной области при описании взаимодействия объектов приложения.

Разработаны алгоритмы функционирования и программное обеспечение АСИМ динамики функционирования ПСС и поддержки принятия решений при управлении производством, а также системы имитационного моделирования СМО для исследования процессов функционирования отдельных компонентов производственно-сбытовых систем.

С учетом предложенной организации имитационной модели АСИМ разработан алгоритм имитационного моделирования, обеспечивающий моделирование динамики функционирования производственно-сбытовой системы. Предложенный алгоритм позволяет учесть наличие обратных связей у исследуемого объекта, а также в автоматическом режиме формирует последовательность опроса элементов имитационной модели в соответствии с процедурой ранжирования элементов модели.

Для упрощения процесса построения имитационных моделей на основе настраиваемых шаблонов разработаны мастера АСИМ как предметно-ориентированные средства автоматизации построения имитационных моделей производственно-сбытовой системы. Определен порядок взаимодействия мастеров в процессе модификации пользователем имитационной модели ПСС.

Разработан пользовательский интерфейс АСИМ: интерфейс оболочки АСИМ, пользовательский интерфейс мастеров, а также интерфейс для настройки базовых элементов пользователем.

5. Результаты экспериментальных исследований качества алгоритма имитационного моделирования динамики процессов управления и функционирования ПСС подтверждают его эффективность: величина отклонения результатов моделирования динамики процесса производства продукции, полученных с использованием Simulink и АСИМ, не превысила 1,84%.

Выполненный анализ зависимости затрат времени на проведение имитационных экспериментов с АСИМ от размеров имитационной модели определяет область применения АСИМ: для обучения методам моделирования и организационного управления производством, а также для управления и исследования процессов функционирования реальных многопродуктовых многорыночных производственно-сбытовых систем с учетом выявленных ограничений АСИМ при использовании стандартных, автоматически генерируемых моделей.

Экспериментально подтверждена возможность применения АСИМ при разработке и тестировании моделей и алгоритмов интеллектуального управления производственно-сбытовыми системами на основе исследования эффективности нейро-нечеткой модели поддержки принятия решений по управлению выпуском продукции. Использование АСИМ позволило установить, что применение нейро-нечеткой модели в 75% экспериментов обеспечивает увеличение прибыли предприятия на 6 — 39% по сравнению с фактической.

Доказана эффективность применения разработанной программы моделирования систем массового обслуживания при исследовании компонентов производственно-сбытовых систем. Продемонстрированы возможности разработанной программы на этапах проектирования моделей СМО, имитации динамики функционирования компонентов ПСС, а также диагностики состояния системы и ее элементов.

1.Автоматизация управления предприятием / Баронов В.В. и др. М.: ИНФРА-М, 2000. - 239 с.

2. Автоматизированные информационные технологии в экономике: Учебник для студ. вузов / М.И. Семенов, И.Т. Трубилин, В.И. Лойко и др.; Под. ред. И.Т. Трубилина. М.: Финансы и статистика, 2000. - 416 с.

3. Андрейчиков А.В., Андрейчикова О.Н. Анализ, синтез, планирование решений в экономике. М.: Финансы и статистика, 2000. - 368 с.

4. Антипина Г., Ярцев A. Arena система имитационного моделирования. -1997. - http://www.interface.ru/sysmod/arena.htm

5. Багриновский К.А., Конник Т.И., Левинсон М.Р. Имитационные системы принятия экономических решений. М.: Наука, 1989. - 253 с.

6. Балахонова И. Современные стандарты управления в России. Использование современных стандартов управления предприятиями (MRPII, ERP, CSRP, ISO 9000) для непрерывного улучшения бизнес-процессов (BPI). http://spectr.spservice.ru/articleeprlO.htm

7. Банковская деловая игра UBS-IV. http://www.bseu.by/hsmb/ubs.shtml

8. Баронов В.В., Попов Ю.И., Позин Б.А., Титовский И.Н. Особенности использования и внедрения ERP-систем в России//АйТи. http ://spectr. sp service.ru/articl eepr6 .htm

9. Басовский Л.Е. Прогнозирование и планирование в условиях рынка: Учебное пособие. М.: ИНФРА-М, 1999. - 260 с.

10. Ю.Бенькович Е.Н., Колесов Ю.Б, Сениченков Ю.Б. Практическое моделирование динамических систем. С.-Пб.: BHV, 2001. - 437с.

11. Бокс Д. Сущность технологии СОМ. С.-Пб.: ПИТЕР, 2001. - 400 с.

12. Бочаров П.П., Печинкин А.В. Теория массового обслуживания. М.: Изд-во РУДН, 1995. - 243 с.

13. Бурков В.Н., Ириков В.А. Модели и методы ' управления организационными системами. -М.: Наука, 1994. 269 с. Н.Бурков В.Н., Новиков Д.А. Теория активных систем. Состояние и перспективы. - М.: СИНТЕГ, 1999.

14. Валеева Р.Г., Петренко A.JI. Информационные аспекты имитационного моделирования многокомпонентных производственных систем// Информатика и информационные технологии: Тр. 2-го междунар. сем. Т.2. - Уфа, 2000. - С.341-346 (на англ. языке).

15. Валеева Р.Г., Петренко A.JI. Комплекс программ имитационного моделирования для исследования производственных систем// Информатика и информационные технологии: Тр. 4-го междунар. сем. Т.2. - Патрас, Греция, 2002 (на CD).

16. Валеева Р.Г., Петренко A.JI. Программный комплекс для моделирования и исследования производственных систем//Информационные технологии. — 2002. №11. - С.58-64.

17. Валеева Р.Г., Петренко A.JI. Система имитационного моделирования для исследования производственно-сбытовой деятельности предприятия// Информатика и информационные технологии: Тр. 3-го междунар. сем. Т.2. -Уфа, 2001. - С. 112-116 (на англ. языке).

18. Венда В.Ф. Системы гибридного интеллекта: эволюция, психология, информатика. М.: Машиностроение, 1990. - 448 с.

19. Вютрих X. А., Филипп А. Ф. Виртуализация как возможный путь развития управления//Проблемы теории и практики управления. 1999. -№5. - С.56-63.

20. Гаврилов Д.А. Управление производством на базе стандарта MRP II. Принципы и практика. С.-Пб.: ПИТЕР, 2002. - 198 с.

21. Гайфуллина Б.Н., Обухова И. А. Автоматизированные системы управления предприятиями стандарта ERP/MRPII. М.: Интерфейс-Пресс, 2001.-245 с.

22. Горбаченко В.И., Кот И.Ю. Комплекс программ имитационного моделирования SINPROC. http://diamond.stup.ac.ru/KOI/SOFT/DESCRIPT/0015.ru.html

23. Горчаков А.А., Орлова И.В. Компьютерные экономико-математические модели: Учебное пособие для вузов. М.: ЮНИТИ, 1995. - 136 с.

24. Гультяев А.К. MATLAB 5.3. Имитационное моделирование в Windows. -М.: Корона Принт, 2001. 400 с.

25. Дмитров В.И. CALS, как основа проектирования виртуальных предприятий// Автоматизация проектирования. 1997. - №5. - С.22-29.

26. Долан Э.Дж.,Линдсей Д. Рынок: микроэкономическая модель / Пер. с англ. В.Лукашевича и др.;Под общ. ред. В.Лисовика и В.Лукашевича. С.-Пб., 1992. - 361 с.

27. Донской А. Сложные исследования в системе имитационного моделирования АЛМИК. Чебоксары: Изд. Чуваш.ун-та, 1999. - 152с.

28. Евсеева О.Н. Шишкин В.В. Имитационное моделирование на языке GPSS: Методические указания. Ульяновск: УлГТУ, 1995. - 40 с.

29. Елманова Н., Трепалин С., Тенцер A. Delphi и технология СОМ + CD: Мастер-класс. С.-Пб.: ПИТЕР, 2003. - 697 с.

30. Емельянов А.А. Имитационное моделирование экономических процессов. М.: Финансы и статистика. - 2000. - 268 с.

31. Емельянов А. А., Власова Е.А. Имитационное моделирование в экономических информационных системах. М.: Изд. МЭСИ, 1996. - 108 с.

32. Емельянов В.В., Ясиновский С.И. Введение в интеллектуальное имитационное моделирование сложных дискретных систем и процессов. -М.: Изд.АНВИК, 1998. 427 с.

33. Жданов С.А. Механизмы экономического управления предприятием: Учеб. пособие для вузов. М.: ЮНИТИ - ДАНА, 2002. -319с.' Зб.Зайцев H.JI. Экономика промышленного предприятия: Учебн. пособие. -М.: ИНФРА, 1996. - 284 с.

34. Ильясов Б.Г., Исмагилова JI.A., Валеева Р.Г., Петренко A.JI. Имитационное моделирование для исследования многокомпонентных производственных систем//Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2000. - №10. - С.7-11.

35. Ильясов Б.Г., Исмагилова JI.A., Валеева Р.Г. Моделирование производственно-рыночных систем. Уфа: УГАТУ, 1995. - 321 с.

36. Имитационное моделирование производственных систем / Под ред. Вавилова А.А. М.: Машиностроение, Берлин: Техника, 1983. - 416 с.

37. Инструментальные средства для моделирования. http://vissim.nm.ru/simtools.html

38. Карнадская H.JI. Принятие управленческого решения: Учебник для вузов. М.: Изд. ЮНИТИ, 1999. - 237 с.

39. Катаев А.В. Анализ особенностей организации и управления виртуальными предприятиями, http://business.rin.ru

40. Клейнер Г.Б., Тамбовцев В.А., Качалов P.M. Предприятие в нестабильной экономической среде: риски, стратегии, безопасность. М.: Экономика,1999.-288 с.

41. Кобелев Н.Б. Основы имитационного моделирования сложных экономических систем. М.: Дело, 2003. - 336с.

42. Козырев А.А. Информационные технологии в экономике и управлении: Учеб. С.-Пб.: Изд-во Михайлова В.А., 2000. - 360 с.

43. Колесов Ю.Б., Сениченков Ю.Б. Имитационное моделирование сложных динамических систем. http://www.exponenta.ru/soft/Others/mvs/dssim.asp

44. Компьютерные технологии обработки информации / Под ред. Назарова А.П. М.: Финансы и статистика, 1995. - 248 с.

45. Кусимов С.Т., Ильясов Б.Г., Исмагилова JI.A., Валеева Р.Г. Интеллектуальное управление производственными системами. -М.Машиностроение, 2001. 327 с.

46. Ларичев О.И. Теория и методы принятия решений: Учебник. М.: Логос,2000.-296 с.

47. Левин М. И. Математические модели экономических систем: информационные аспекты моделей экономического взаимодействия: Учебное пособие. М.: Изд. МИСиС, 2000. - 84 с.

48. Левин М. И. Математические модели экономических систем: моделирование экономических структур: Учебное пособие. М.: Изд. МИСиС, 2000. - 96 с.

49. Лопатников Л.И. Экономико-математический словарь / Словарь современной экономической науки. 4-е изд., перераб. и доп. -М.: ABF, 1996. 704 с.

50. Лычкина Н.Н. Современные тенденции в имитационном моделировании//Вестник университета, серия Информационные системы управления, №2. М.: ГУУ, 2000. - С.77-84.

51. Макаренко М.В., Махалина О.М. Производственный менеджмент: Учеб. пособие для вузов. М.: Приор, 1998. - 384 с.

52. Макаров В.Л., Левин М.И., Рубинов A.M. Математические модели экономического взаимодействия и равновесия. М.:Наука,1993. - 373 с.

53. Манюшис А., Смольянинов В., Тарасов В. Виртуальное предприятие как эффективная форма организации внешнеэкономической деятельности компании // Проблемы теории и практики управления. 2003. - №4. - С.72-76.

54. Мартынов Н.Н., Иванов А.П. MATLAB З.х.Вычисления, визуализация, программирование. М.:КУДИЦ-ОБРАЗ, 2000. - 336 с.61 .Математическое моделирование экономических процессов / Под ред.Белоусова Е.Г., Черемных Ю.Н. и др. М.:МГУ,1990. - 232 с.

55. Мюллер Д. Технология СОМ+ : библиотека программиста. С.-Пб.: ПИТЕР, 2002. - 464 с.

56. Организационное управление: Учеб. пособие для вузов / Н.И. Архипова, В.В. Кульба, С.А. Косяченко и др.; Ред.: Н.И. Архипова. М.: Приор, 1998. -448 с.

57. Павловский Ю.Н. Имитационные модели и системы. Серия: Математическое моделирование. С.-Пб.: Фазис, 2000. - 144 с.

58. Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П. Введение в системный анализ. -М.:Высшая школа,1989. 372 с.

59. Петренко А.Л. Автоматизированная система имитационного моделирования для исследования производственно-сбытовых систем // Проблемы информатики в образовании, управлении, экономике и технике: Всерос. науч.-техн. конф., Пенза, 2001. - С. 157-158.

60. Петренко A.JI. Динамические модели управления производственно-сбытовыми системами // Королевские чтения: Тез. Докл. Всероссийской студенческой научной конференции. Самара, 1999. - С.39-40.

61. Петренко A.J1. Имитационное моделирование в исследовании и управлении производственно-сбытовыми системами // Микроэлектроника и информатика 2001: Тез. докл. Всерос. межвуз. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов. - М.:МИЭТ, 2001. - С.215.

62. Петренко A.JI. Разработка пакета программ для исследования функционирования производственного комплекса // Интеллектуальные системы управления и обработки информации: Тез. междунар. молодежи, науч.-техн. конф., Уфа, УГАТУ, 2001. - С.91.

63. Петров А.А. Экономика. Модели. Вычислительный эксперимент. М.: Наука, 1996.-251 с.

64. Питеркин С.В., Оладов Н.А., Исаев Д.В. Точно вовремя для России. Практика применения ERP-систем. Изд. Альпина Паблишер, 2002. - 368 с.

65. Планкетт JL, Выработка и принятие управленческих решений. М.: ПРИОР, 1998.-311 с.

66. Попов Э.В., Шапот М.Д. Реинжиниринг бизнес-процессов и интеллектуальное моделирование // Динамические интеллектуальные системы в управлении и моделировании: Материалы сем. М.: ЦРДЗ, 1996. - С.183-195.

67. Прангишвили И.В. Системный подход и общественные закономерности. -М.: СИНТЕГ, 2000. 528 с.

68. Райсс М. Границы "безграничных" предприятий: перспективы сетевых организаций//Проблемы теории и практики управления. 1997. - №1. - С.33-38.

69. Рудая И.Л. Стратегическая деловая игра "Никсдорф Дельта". Учебное пособие. М.:Финансы и статистика, 2003. - 280 с.

70. Свид-во об офиц. per. программы для ЭВМ № 2001611368. Программа имитационного моделирования систем массового обслуживания / Б.Г. Ильясов, Р.Г. Валеева, A.JI. Петренко, К.А. Конев. М.:Роспатент, 2001.

71. Свид-во об офиц. per. программы для ЭВМ JSIb 2002611510. Система имитационного моделирования динамики и принятия решений по управлению производством / Р.Г. Валеева, A.JI. Петренко. М.гРоспатент, 2002.

72. Семишин Ю.А., Литвинова О.В. Диалоговая автоматизированная система имитационного моделирования (ДАСИМ). http://www.gpss.ru/systems/dasim.html

73. Сергеев И.Б. Планирование производства и сбыта продукции в машиностроении // Вестник машиностроения. 1995. - .№4. - С.43-45.

74. Сидоренко В.Н. Системная динамика. — М.: Экономический факультет МГУ: ТЕИС, 1998. 205 с.

75. Сидоренко В.Н. Системно-динамическое моделирование в среде POWERSIM: Справочник по интерфейсу и функциям. М.: Макс-Пресс, 2001.-283 с.

76. Система имитационного моделирования фондовой биржи. http://www.bseu.by/hsmb/burse.shtml

77. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. М.:Высшая школа, 1998.-318 с.

78. Стивенсон В.Дж. Управление производством: Пер. с англ. М.:Бином, 1998.-928 с.

79. Тарасов В.Б. Причины возникновения и особенности организации предприятия нового типа // Проблемы теории и практики управления. -1998. №1. - С.34-38.

80. Тарасов В.Б. Виртуальные предприятия: свойства, технологии создания, компоненты инфраструктуры // Информационные технологии. 2000. - №9. - С.13-21.

81. Тарасов В.Б. Предприятия XXI века: проблемы проектирования и управления // Автоматизация проектирования. 1998. - №4. - С.51-57.

82. Тельнов Ю.Ф. Интеллектуальные информационные системы в экономике: Учебное пособие. М.:СИНТЕГ, 1998. - 216 с.

83. Тихоненко О.М. Модели массового обслуживания в информационных системах: Учеб. пособие для вузов. Минск: Технопринт, 2003. - 327 с.

84. Токарев В. Гипотеза о новой парадигме управления // Проблемы теории и практики управления. 2001. - №3. - С.45-49.

85. Томашевский В., Жданова Е. Имитационное моделирование в среде GPSS. М.:Бестселлер, 2003. - 416 с.

86. Тумай К. Имитационное моделирование бизнес-процессов. http://consulting.ru/econswp2870

87. Туо Дж. Сравнение четырех пакетов имитационного моделирования // Компьютер-уик. 1995.-№35. - С.35-36,55.

88. Управление динамическими системами в условиях неопределенности / С.Т. Кусимов, Б.Г. Ильясов, В.И. Васильев и др. М.: Наука, 1998. - 452 с.

89. У правление организацией: Учебник / Под ред. А.Г. Поршнева, З.П. Румянцевой, Н.А. Саломатина. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: ИНФРА-М, 1999. -669 с.

90. Фаттахов Р.В. Экономико-математическая модель предприятия в условиях нестабильной экономики // Вестник УГАТУ, №2, 2000. С.33-46.

91. Фатхутдинов Р.А. Управленческие решения: Учебник. 4-е изд., перераб. и доп. -М.: ИНФРА-М, 2001. 362 с.

92. Фомин Г.П. Системы и модели массового обслуживания в коммерческой деятельности: Учеб. пособие для эконом, вузов. — М.: Финансы и статистика, 2000.-264 с.

93. ЮО.Форрестер Д. Основы кибернетики предприятия: Индустриальная динамика. М., 1971. - 378 с.

94. Функциональные возможности системы ' FOBOS. http://www.uralcad.ru/soft/cs/fobos/fobosspec.htm

95. Ханжина В., Попов Е. Структура рыночного потенциала предприятия//Проблемы теории и практики управления. 2001. - №6. -С.60-66.

96. ЮЗ.Хахулин Г.Ф. Основы конструирования имитационных моделей: Учеб. пособие. М.: НТК Поток, 2002. - 222 с.

97. Чепурных Н.В., Новоселов A.JI. Экономика и экология: развитие, катастрофы. М.: Наука, 1996. - 271 с.

98. Чирки X. На пути к целостной науке о предприятии/Проблемы теории и практики управления. 2000. - №2. - С.64-71.

99. Экономико-математические методы и прикладные модели / Под. ред. Федосеева В.В. -М.: ЮНИТИ, 1999. 247 с.

100. Distributed Computing for the Extended Enterprise.-1998. http://www.opengroup.org/publications/catalog/w802.htm

101. Goldman S.L., Nagel R.N., Preiss K. Agile competitors and virtual organizations: strategies for enriching the customer. N.Y.: Van Nostrand Reinhold, 1995. - P. 234-240.

102. Groumpos P., Krauth J. Simulation in industrial manufacturing: an overview // Life Cycle Approaches to Production Systems: Management, Control, Supervision: Proc. Of ASI'97 Conference, Budapest, Hungary, 1997. P. 327334.

103. Leitao P., Restivo F. A Layered Approach to Distributed Manufacturing // Life Cycle Approaches to Production Systems: Management, Control, Supervision: Proc. Of ASI'99 Conference. Leuven, Belgium, 1999. - P. 52-58.

104. Mowshowitz A. Virtual organization // Association for Computing Machinery. Communications of the ACM, New York, September 1997. P. 472485.