Delist.ru

МОДЕЛИРОВАНИЕ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕСОВ ДИНАМИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОТОКАМИ СЫРЬЯ И МАТЕРИАЛОВ ПРОМЫШЛЕННОГО ОБЪЕДИНЕНИЯ (19.09.2011)

Автор: Чичерин Антон Валентинович

Научную новизну работы составляют методы и модели динамического управления потоками сырья и материалов промышленного объединения. На защиту выносятся:

модель управляемой сети динамического управления потоками с неопределенными начальными условиями;

методика параметризации входных потоков управляемых сетей ARTA-моделями случайных процессов;

алгоритм оценки статистических характеристик случайных потоков;

программно-моделирующий комплекс формирования рациональных управлений на динамических потоках управляемых сетей.

Достоверность научных положений, рекомендаций и выводов

Обоснованность научных положений, рекомендаций и выводов, изложенных в работе, определена проверкой согласования результатов аналитических и имитационных моделей. Достоверность положений и выводов диссертации подтверждена положительными результатами внедрения в ряде промышленных предприятий.

Практическая ценность и реализация результатов работы

Научные результаты, полученные в диссертации, доведены до практического использования. Они представляют непосредственный интерес в области управления процессами распределения и транспортировки сырья и материалов. Разработанные методы и алгоритмы прошли апробацию и внедрены для практического применения в ряде предприятий, а также используются в учебном процессе МАДИ.

Содержание отдельных разделов и диссертации в целом было доложено и получило одобрение:

на Российских, межрегиональных и международных научно-технических конференциях и семинарах (2008-20011 гг.);

на совместном заседании кафедр «Менеджмент» и «Автоматизированные системы управления» МАДИ.

Совокупность научных положений и практических результатов исследований в области автоматизации процессов перераспределения сырья и материалов промышленного объединения.

Структура работы соответствует списку перечисленных задач, содержит описание разработанных методов и моделей.

Содержание работы

Во введении обосновывается актуальность работы. Отмечается необходимость решения задачи системной структуризации методов и моделей управления материальными потоками. Сформулирована цель и основные задачи работы. Приведено краткое описание содержания глав диссертации.

В первой главе диссертации проводится анализ методов и моделей автоматизации оперативного перераспределения потоков материалов и сырья промышленного объединения.

Так, главной задачей органов снабжения предприятия является своевременное и оптимальное обеспечение производства необходимыми материальными ресурсами соответствующей комплектности и качества. Решая эту задачу, работники органов снабжения должны изучать и учитывать спрос и предложение на все потребляемые предприятием материальные ресурсы, уровень и изменение цен на них и на услуги посреднических организаций, выбирать наиболее экономичную форму товародвижения, оптимизировать запасы, снижать транспортно-заготовительные и складские расходы.

), с целью получения максимальной прибыли.

Несмотря на разнообразие ситуаций, связанных с потоками, в них возникает целый ряд достаточно общих проблем. Примерами таких проблем могли бы служить максимизация суммарного объема транспортировки в некоторой системе из одной точки в другую; минимизация стоимости пересылки через некоторую систему определенного количества предметов из одной точки в другую; минимизация времени перевозок в заданной системе. В диссертации материальные потоки рассматриваются с использованием теории графов.

Поток задает способ пересылки некоторых объектов из одной вершины графа в другую по его дугам (перемещение по дуге осуществляется в заданном на ней направлении). Вершина, из которой начинается перемещение объектов, является источником. Вершина, в которой заканчивается перемещение объектов, является стоком. Объекты, которые перемещаются из источника в сток представляют единицы потока.

. Потоковая сеть

. Граф с несколькими источниками и стоками:

а — исходный граф; б — расширенный граф

Однако эта задача может быть приведена к задаче с одним стоком и истоком. Для этого вводятся две новые вершины — главный источник S и главный сток Т. Любой поток в новом, расширенном графе соответствует потоку в исходном графе из имеющихся в нем источников в имеющиеся стоки; справедливо и обратное.

Однако, данные алгоритмы определяют лишь статический маршрут.

Для решения задачи выбора динамического маршрута можно использовать динамическое программирование. В диссертации для решения поставленной задачи предлагается использовать методы и модели динамического управления потоками. Предполагается, что поток проходит через управляемую сеть. Тогда им можно управлять за счет выбора конфигураций сети. Для определения правила выбора конфигурации сети вводится вектор управления:

, Z+ - множество положительных целых чисел. Выполняется привязка каждой дуги базовой сети к определенной компоненте вектора управления. Для каждой дуги базовой управляемой сети задается конечное множество значений, которые может принимать связанная с данной дугой компонента вектора управления и при которых дуга не исключается из базовой сети. Структура графа базовой сети формально описывается с помощью матрицы смежности базовой сети:

где: L - количество узлов базовой сети.

Для описания связи компонент вектора управления u = [u1…uM]T с дугами базовой сети используется матрица управлений:

где: cij - либо номер компоненты вектора управления, которая связана с дугой базовой сети, выходящей из узла i в узел j , либо 0, если между узлами i и j в базовой сети дуга отсутствует.

Основной задачей данной модели управляемой сети является обеспечение оптимального перемещения потока, проходящего через сеть за счет выбора конфигураций сети с ее динамической корректировкой. Под оптимальным перемещением потока понимается прохождение через сеть наибольшего количества потока за заданное число тактов.

Для оценки характеристик и параметризации моделей процессов управления материальными потоками предлагается использование всего спектра статистических методов. Проведенный в диссертации анализ показал робастность значительной группы методов. Среди методов системного анализа процессов оперативного управления материальными потоками имитационное моделирование является одним из самых мощных средств исследования эффективности управленческих решений в системе материально-технического снабжения.

. Этапы эксперимента на моделях ТС

Конечной целью достижения обеспеченности материальными ресурсами промышленного объединения является обоснование рациональной схемы маршрутизации и объемов материальных ресурсов.

В самом общем случае транспортную сеть можно формализовать в виде взвешенного графа:

где: {Wi} - множество вершин графа G, соответствующее объектам промышленного объединения; {Ej,j} - множество дуг графа G, которые взвешены интенсивностью потоков на перевозку в виде параметризуемого распределения P={Pj,j}.

Для каждой дуги (обеспеченности потока) в результате выбора обеспеченности транспортной сети будет определено время (стоимость, объем, пропускная способность) транспортировки T={Tj,j} которое в общем случае является случайной величиной.

В качестве интегральной оценки эффективности предлагается использовать средневзвешенную:

В работе выполнена структуризация критериев эффективности перераспределения ресурсов. Данные критерии представляют собой численные показатели, по значениям которых можно будет сделать вывод о степени обеспеченности подразделений необходимым сырьем и материалами.

загрузка...