Введение к работе
Актуальность темы. Кардинальным путем повышения производительности труда, повышения качества выпускаемой продукции, а также снижение затрат производства является его автоматизация на основе широкого использования вычислительной техники. Наибольший экономический эффект достигается з случае объединения автоматизированных систем проектирования, подготовки производства и производства б единую интегрированную систему автоматизации под управлением ЭВМ с периферией в виде отдельных единиц технологического оборудования. РТК. станков с ЧПУ и т.д. Такие системы получили название компьютерно-интегрированных производств (СІМ). -
Компьютерно-интегрированные производства в настоящее время имеют достаточно развитую технико-технологическую базу, обладают достаточно мощным программным и аппаратным обеспечением, накоплен опыт их эксплуатации. Однако, в современных условиях, успешное их функционирование зависит не только к не столько от технических решений, но и от правильно выбранной стратегии, их продуманного планирования своей деятельности.
В процессе выбора стратегии функционирования СІМ необходимо в ограниченное время принимать сложные плановые и управленческие решения, обеспечивающие оперативность системы. Названные задачи имеют высокую размерность и .несмотря на большие возможности современных компьютеров, возрастающая сложность их решения повышает практический интерес к-методам, позволяющим резко ускорить процесс планирования и управления. При этом наибольшее внимание требуется уделять проблемам использования персснанальных компьютеров (ПК), для которых крайне недостаточно имеющегося математического
обеспечения.
Большинство плановых и управленческих задач, несмотря на кажущееся их разнообразие, сводятся, в конечном счете, к решению задач на графах, либо к задачам целочисленного программирования. Существующие подходы к их решен;::-:, s условиях большой размерности, обладают недостаточным Оыст^гепстеием, в результате чего есє более сужается сфера эффективной использования ПК.
Кардинальным направлением. позволяющим реиить указанные проблемы, является использование многоуровневого разбиения в процессе декомпозиции исходной задачи.
Декомпозиционным методам решения разнообразии задач посвящено большое количество исследований. Однако в них не уделяете: внимание проблеме декомпозиции задач с уперядоченнным множестве] параметров, хотя использование характера структуры множества пе ременных позволяет значительно уменьшить число вариантов мкогсу ровневой декомпозиции, а значит, ускорить процесс принятия реше ний.
В связи с этим следует продолжить развитие методов многоу ровневой декомпозиции для задач с упорядоченным множеством пара метров, возникающих в процессе планирования и управления СІМ
Работа выполнена в соответствии с заданием Федеральной иннс вационной программы "Инжинирингсеть России".
В диссертационной работе поставлена пель исследования путг повышения эффективности функционирования компьютерно-интегрирс ванных производств за счет совершенствования методов решения зг дач планирования и управления, учитывая характер структуры мн: жества параметров в процессе многоуровневой декомпозиции этих з; дач.
Задачи исследования. В соответствии с поставленной целью и состоянием решаемой проблемы определены основные задачи исследования:
анализ состояния проблемы решения задач управления СІМ:
разработка теоретического подхода к решению задач управления СІМ высокой размерности с упорядоченным множеством параметров на основе метода многоуровневой декомпозиции;
оценка эффективности применения методики многоуровневой декомпозиции к решению целочисленных задач с булевыми переменными большой размерности;
разработка и исследование на основе теории многоуровневой декомпозиции метода решения задач высокой размерности на ориентированных графах;
Методы исследования базируются на аппарате дискретной математики, комбинаторике, методах математического программирования (линейных и целочисленных), аппарате теории графов, производящих функций.
Научная новизна. Предложен единый подход к рассмотрению методов управления и планирования СІМ с большим количеством параметров, основанный на следующих результатах:
-
Схемы разбиения упорядоченного множества параметров сложной задачи образуют дистрибутивную решетку.
-
Доказана возможность получения нереккурентных количественных оценок возможных схем разбиения для различных классов задач.
-
Предложены алгоритмы генерирования схем разбиения, на которых основана многоуровневая декомпозиция задач с упорядоченным множеством параметров.
4. Приложение рассмотренной теории проверено на эффективность при решении следующих задач:
оперативное планирование производства в современных рыночных условиях с учетом ограничений на возможности оборудования:
оптимизация оперативного управления на ориентированных графах.
Практическая ценность результатов работа. Процедура упорядочивания множества параметров задачи позволяет существенно сократить число вариантов различных схем разбиения указанного множества. В результате применения декомпозиционного подхода мы получаем однотипные по своей структуре подзадачи, для решения которых можно применять одни и те же методы и алгоритмы.
Появляется возможность простой программной реализации предлагаемого подхода к решению сложных задач управления СІМ с использованием типовых проектных решений, пакетов прикладных программ. При этом продолжительность вычислений линейно зависит от увеличения числа переменных.
Реализация результатов. Система планирования производства внедрена на Оренбургском заводе "Сверл", что позволило автоматизировать выбор наиболее выгодного "портфеля" заказов.
Действенность,предложенного подхода проверена на задаче оптимизации управления взаимозачетами между предприятиями, реализованной в Оренбургском банке "Южный Урал".
Аппробаиия работы. Основные результаты работы были доложены и обсуждены на научном семинаре при генеральной дирекции федеральной, программы "Инжинирингсеть Росии", на научно-технической конференции в ОГУ,. опубликованы в информационных листках Оренбургского центра научно-технической информации.
На защиту выносятся:
-
Теоретическое обоснование и применение методик!! многоуровневой декомпозиции к решению задач высокой размерности с упорядоченным множеством параметров.
-
Зависимость числа вариантов декомпозиции задач от мощности заданного упорядоченного множества параметров и числа уровней разбиения.
-
Алгоритмы генерирования и синтеза схем разбиения.
-
Вариант методики многоуровневой декомпозиции, обеспечивающий оперативное решение целочисленных задач большой размерности с булевыми переменными.
-
Методика решения оптимизационных задач теории ориентированных графов методом декомпозиции.
-
Совокупность алгоритмов, разработанных на основе предложенной теории и применяемых для эффективного решения целочисленных задач большой размерности, а также задач высокой размерности на ориентированных графах.
Публикации. По теме диссертации и результатам исследований опубликованы 4 печатных работы.
Структура и обьем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 71 наименований и пяти приложений. Основное содержание работы изложено на 100 страницах, содержит 5 рисунков и 3 таблицы.
