Delist.ru

Автоматизация и дискретно-событийное моделирование процессов управления производственными запасами промышленного объединения (06.03.2009)

Автор: Яшуков Александр Владимирович

Гибридная аналитико-имитационная модель

Блок оптимизации реализует один из алгоритмов поисковой оптимизации. Имитационная модель используется для вычисления значения критерия оптимизации для различных вариантов решений, которые предлагает блок оптимизации. Цель блока оптимизации – улучшение решения за счет подбора значений управляемых переменных.

Необходимо отметить, что применение в блоке оптимизации точных методов оптимизации, обеспечивающих нахождение оптимального решения, не всегда целесообразно, поскольку имитационная модель является лишь копией реального процесса управления запасами с некоторой степенью адекватности. Также при использовании точных методов, как правило, затрачиваются значительные вычислительные ресурсы, что во многих случаях является критичным. Поэтому в большинстве случаев в качестве алгоритма поисковой оптимизации лучше использовать методы, которые не обязательно обеспечивают достижение точного оптимума, но обеспечивают быструю поисковую сходимость алгоритма.

В процессе управления имитационной моделью значения параметров (управляемых параметров модели) целенаправленно изменяются в сторону улучшения характеристик на основании грубых оценок, полученных в ограниченной области текущих значений управляемых параметров. При этом может быть достаточно велика вероятность выбора неверного решения относительно направления изменения параметров стратегии в силу того, что характеристики потоков заказов носят случайный характер, а изменение параметров приводит к появлению переходного процесса характеристик производственного процесса. Таким образом, управляемая имитационная модель помимо случайного процесса параметров определяет и процесс случайного изменения характеристик.

Критерием эффективности управления запасами является математическое ожидание предельного значения характеристик процесса (X (среднеинтегральная оценка):

Предполагается, что процесс (X(t) (основной процесс) характеристик стационарен, а нестационарность возникает лишь в момент изменения параметра управления запасами, что фиксирует начальное состояние процесса, отличное от стационарного. (X(t|sj) - случайный процесс характеристик (X(t) с фиксированным начальным состоянием sj (sj(S). Также предполагается, что независимо от начального состояния существует единственное предельное значение характеристики при условиях сохранения параметров управления.

В модели задаются начальные параметры: Р – значения доверительной вероятности, которая необходима для определения доверительного интервала с заданной степенью достоверности; cnt – число имитационных моделей различной точности, которые будут использоваться в процессе поиска решений; n – число прогонов для каждой ИМ, от которого зависит достоверность выходных параметров ИМ.

Если при исследовании системы необходимо учесть множество факторов, используется «грубая» имитационная модель с целью выделения из всего множества факторов наиболее значимых на системные показатели. Затем используется детальная ИМ, в которой акцент делается на установленные в «грубой» значимые факторы.

В качестве формального описания компонентов системы управления запасами использовалась SADT- модель - методология структурного анализа и проектирования, предназначенная для построения функциональных моделей предметной области, отражающих процессы функционирования тех или иных объектов и систем.

Схема алгоритма построения имитационных моделей различной точности

Основным рабочим элементом при создании модели являются диаграммы. Диаграммы содержат блоки и дуги. Блоки изображают функции моделируемой системы. Дуги связывают блоки вместе и отображают взаимодействие между ними. Между объектами и функциями определены четыре типа отношения: вход, управление, выход, механизм. SADT-модель является иерархически организованной совокупностью диаграмм последовательно детализирующих функции системы до необходимого уровня сложности.

Входные данные: <данные о производстве>, <данные из внешних систем>, <запрос на получение данных>, <запрос на выполнение расчета плана поставок>, <сведения о поступлениях производственных запасов> и др.

Выходные данные: <данные во внешние системы>, <параметры производственных запасов>, <план поставок>, <сообщения во внешние системы>, и др.

Входы по управлению: <правила формирования и управления запасами>, <алгоритм построения плана управления запасами> и др.

Механизмы: <автоматизированный программный комплекс>, <пользователи системы>

Подчиненные активности: <контроль и формирование плана поставок>, <обеспечение взаимодействия с поставщиками, сбор данных от поставщиков>, <подготовка и корректировка прогноза>, <взаимодействие с внешними пользователями>.

), с одной стороны, дает основу непосредственно проектированию АСУ, а, с другой стороны, дает возможность параметризации аналитических и имитационных моделей, которые позволяют получить расчетные времена и затраты на реализацию производственного цикла.

Аналогичным образом в работе выполнено описание подсистем:

формирования плана запасов;

анализа плана запасов;

подготовки данных для формирования плана поставок;

расчета плана поставок на уровне поставщиков;

расчета поставок на уровне центров распределения.

Управление поставками производственных запасов

В результате проработки SADT-моделей были выделены сущности, их атрибуты, взаимосвязь между ними и построена инфологическая модель базы данных, которая представляет собой концептуальную схему базы данных в форме одной модели и которая может быть отображена в любую СУБД, поддерживающую данную схему описания.

В предлагаемой модели данных интерфейс с доменом не зависят от его реализации и находят отражение в ряде общих свойств доменов с точки зрения их реализации и использования. Категорная доменно-ориентированная модель характеризуется следующими свойствами.

1. Наличие доменов. Домен содержит список возможных значений и их номера (числовые идентификаторы).

2. Наличие у каждого домена нумерации Si: Нi ( Vi, где Ni - номерное множество; Vi - область значений i = 1,..., n; n - количество доменов.

Домен фактически хранит связь вида:

С помощью такого механизма в момент включения элемента в домен элементу назначается номер. Наличие механизма идентификации элементов (экземпляров) сущностей реализуется через систему службы сущностей БД, которая назначает для каждой вновь создаваемой сущности уникальный внутрисистемный номер (ВСН). Эта служба аналогична службе времени в операционной системе, службе идентификаторов объектов в OLE и т.д.

Базы данных, построенные на основе категорной нумерационной доменно-ориентированной модели данных, характеризуются следующими свойствами: связи между значениями отделены от самих значений, что обеспечивает простую структуру отношений связи и доменов; исключается дублирование значений в отношении; дублирование номеров значений во многих случаях требует меньших затрат памяти.

При реализации запросов к базе данных выполняются операции над числовыми отношениями. Только на заключительном этапе требуется интерпретация полученного отношения. Это позволит уменьшить количество операций ввода-вывода при перемещении данных в сети в случае распределенной БД. Вновь созданные домены для одного приложения будут востребованы при создании БД для других приложений.

Механизм перехода от категорной доменно-ориентированной модели к реляционной модели предполагает вычисление отношений реляционной модели данных и предполагает вычисление отношения n-го порядка над связями на основе бинарных отношений Rb R2,. . ., Rn-1

где > < - операция естественного соединения;

R(E, I1,…, In-1) - схема отношения;

Ri = { b ( N, ai ( Di) со схемой Rj(E, Ii);

b - номер сущности;

Е - атрибут, соответствующий номеру сущностей;

I1,.., In-1 - атрибуты, соответствующие значениям.

Предложенная модель естественным образом допускает применение объектно-ориентированного подхода в реализации объектов категории (доменов). Реализации домена соответствует класс объектов с определенным набором переменных и функций. Запись в кортеже-ориентированной модели рассматривается как совокупность следующего вида:

загрузка...