Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Повышение эффективности производства непосредственно связано с созданием и внедрением высоких технологий и интегрированных систем управления на основе широкого использования современных средств вычислительной техники.
В настоящее время при построении подсистем информационного обеспечения алгоритмов управления в рамках автоматизированных производств широко используется принцип адаптации программных средств, имеющих универсальное структурно - функциональное содержание, к конкретным условиям работы локальных технологических систем. При этом применяемые здесь известные имитационные модели, реализующие в том числа и аппарат сетей Петри, как известно, дают возможность осуществления лишь параметрической адаптации. Специфика дискретных технологических процессов (ДТП) в условиях нестационарное структурных параметров связана с необходимостью проведения эффективной структурной адаптации соответствующих моделей, что требует проведения дополнительных исследований в этой области.
Анализ современного состояния проблемы обеспечения качества и оперативности процедур принятия решений показывает, что оценка проблемной ситуации, формирование вариантов решения, выбор наилучшего варианта осуществляются в ограниченное технологическими условиями время. К принимаемым решениям предъявляются требования объективности, своевременности, реализуемости, эффективности. Для их удовлетворения необходима реализация как формальных моделей в процессе подготовки и принятия решений, так и разработка специальных интеллектуальных средств, позволяющих использовать правила и реве-ния, основанные на опыте и интуиции лица, принимающего решения (ЛПР). Такие эвристические правила и решения хотя и не гарантируют строгой оптимальности принимаемых реиений, но оказываются адекватными реальным условиям производства и реализуемыми на практике.
Дальнейшее совершенствование математического обеспечения систем оперативного управления и повышение их эффективности и надежности связано с переходом на новые информационные технологии и разработкой на их основе качественно новых программных продуктов, базирующихся на знаниях и позволяющих учитывать трудноформалкзуе-мые факторы и принимать решения в условиях неопределенности.
Таким образом, создание интеллектуальных средств поддержки процедур принятия решений для эффективного решения задач оперативного управления дискретными технологическими процессами с использованием адаптивных имитационных моделей является актуальной науч-
ной проблемой.
Тематика диссертации работы связана с реализацией разделов комплексной программы Министерства общего и профессионального образования Российской федерации "Информатизация России" и соответствует научному направлению Воронежского государственного технического университета "САПР и системы автоматизации производства".
ЦЕЛЬЮ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ является разработка интеллектуальных средств принятия реиений, базирующихся на использовании адаптивных имитационных моделей, ориентированных на реализацию в рамках автоматизированных систем управления дискретными технологическими процессами.
Исходя из данной цели в работе определены следующие задачи исследования:
анализ содержания и специфики реиения задач оперативного управления дискретными технологическими процессами;
разработка имитационной модели дискретных технологических процессов на основе аппарата сетей Петри, обеспечивающей структурную и параметрическую адаптацию в оперативных условиях управления к различным конфигурациям производственных систем, а также учитывающей факторы неопределенности з процессе моделирования;
разработка формализованного описания процессов принятия решений с использованием методов искусственного интеллекта;
алгоритмизация процедур принятия решений в задачах оперативного управления дискретными технологическими процессами;
разработка средств прикладного и сервисного обеспечения подсистемы принятия решений автоматизированного дискретного производства;
реализация разработанных моделей, алгоритмов и программных средств при решении задач оперативного управления дискретными технологическими процессами.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. В работе использованы методы теории искусственного интеллекта, исследования операций, теории нечетких множеств, теории возможностей, теории математического моделирования, вычислительной математики, информационных технологий.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА основных результатов диссертационной работы:
разработано формализованное описание дискретных технологических процессов, позволяюцее учитывать факторы неопределенности, вызываемые комплексом внутренних и внешних неконтролируемых источников возмущений;
разработана имитационная модель дискретных технологических процессов, основанная на реализации аппарата нечетких сетей Петри и отличающаяся динамическими свойствами, позволяющими осуществлять оперативную адаптацию структурных и функциональных параметров к различным конфигурациям производственных систем, а также учитывать факторы неопределенности в процессе моделирования;
разработаны модели и алгоритмы принятия решений, базирующиеся на процедурах нечеткого дедуктивного вывода и отличающиеся возможностью комплексного учета трудноформализуемых факторов, что обес- печивает осуществление режима оперативного управления в условиях неопределенности;
предложена структура и алгоритмы взаимодействия злементов подсистемы принятия решений с имитационной моделью объекта управления, обеспечивающей информационную поддержку соответствующих процедур;
разработаны элементы прикладного программного и сервисного обеспечения подсистемы принятия решений автоматизированного дискретного производства.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ. Предложенный в работе комплекс моделей и алгоритмов оперативного управления дискретными технологическими процессами, , базирующийся на динамической имитационной модели ОУ и реализующей методы искусственного интеллекта, является теоретической базой построения подсистемы принятия решений, отличающейся широкими возможностями адаптации к различным условиям функционирования, а также конфигурациям производственных систем.
Реализация данного комплекса в рамках автоматизированных дискретных производств дает возможность существенно повысить качество и эффективность принимаемых решений как в режиме управления на базе эталонной модели, так и в оперативном режиме управления.
РЕАЛИЗАЦИЯ И ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Основные теоретические и практические результаты работы реализованы в виде пакета прикладных программ, внедрены в составе подсистемы оперативного управления АСУ технологическими процессами сборки и обработки изделий электромеханики АО НПК(о) "Энергия" с онидаемым экономическим эффектом 20 миллионов рублей в ценах января 1S95 года, а также в НПО "Элакс" в рамках системы оперативного управления дискретными технологическими процессами на участке сборки и регулировки блока магнитных головок.
Экономический эффект от внедрения результатов диссертации по-
лучен за счет повышения качества и оперативности принимаемых решений. Элементы программного комплекса внедрены в учебный процесс на кафедре ABC ВГТУ в курсах "Моделирование сложных систем" и "Системы искусственного интеллекта".
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на II всесоюзной научной конференции "Математическое и машинное моделирование" (Воронеж, 1991), IV Всероссийской научной конференции "Динамика процессов и аппаратов химической технологии" (Ярославль, 1994), IX и X Научно-технической отраслевой конференции "Состояние и пути повышения надежности видеомагнитофонов" (Воронеж, 1995, 1S96), Региональной научно-практической конференции "Технико-экономические проблемы перестройки производства з условиях конверсии" (Воронеж, 1993), Российском совещании-семинаре "Оптимальное проектирование технических устройств и автоматизированных систем" (Воронеж, 1992), Всероссийском совещании-семинаре "Высокие технологии в проектировании технических устройств и автоматизированных систем" (Воронеж, 1993), Региональном совещании-семинаре "Компьютеризация управления качеством высшего образования" (Воронеж, 1992), Региональном совещании-семинаре "Опыт информатизации в промышленности" (Воронеж, 1993), а также на научных семинарах кафедры ABC ВГТУ.
ПУБЛИКАЦИИ. Результаты исследования нашли свое отражение в 13 опубликованных в печати научных работах.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 116 найменований и содержит 161 страницу машинописного текста, 22 рисунка, 14 таблиц и приложений на 20 страницах.
