Содержание к диссертации
Введение 4
Глава I. Формальное описание предметной области производственно-технологических систем судоремонтного производства ... И
.Модели и информационная структуризация ПТОС 11
.Построение моделей производственных процессов 35
1.3.Графоаналитические модели алгоритмов управления техно
логическими процессами 54
1.4.Модели управления материально-технологическими ресур
сами в производственных системах 69
1.5.Модели планирования в активных производственных систе
мах. 90
Основные результаты 107
Глава II. Решение задач управления процессами в производственно-
технологических системах. 109
2.1.Иерархические ситуационные модели в автоматизирован
ном управлении производственными процессами 109
2.2.Методическое определение процедур управления организа
ционно-технологическими процессами производства. 122
2.3.Механизмы оперативного управления крупными производственно-технологическими организационными системами.... 142
Информационные технологии управления производственными процессами. 162
Компьютерная технология системотехнического формирования баз данных в управлении производством 176
Математическое моделирование устойчивости производственного комплекса. 190
Основные результаты. 203
Глава Ш.Модели технологических объектов управления монодис
кретного типа. 205
3.1 .Элементарный технологический процесс и его описание 205
3.2.Поведение элементарного технологического процесса во
времени 209
3.3.Статическая модель ЭТПі 213
3.4.Динамическая модель ЭТП ; 217
3.5.Определение конечности ЭТП на основании его статической
модели ; 224
Основные результаты. 235
Глава ГУ.Модели технологических объектов управления полидис
кретного типа. 236
4.1.Иерархический технологический процесс и его описание 236
4.2.Поведение конечного ИТП во времени. 241
4.3.Первичное моделирование подпроцесса ИТП и иерархиче
ского процесса в целом 247
4.4.Вторичное моделирование подпроцесса ИТП и иерархиче
ского технического процесса в целом. 273
4.5.Примеры первичных и вторичных моделей простого ИТП... 29 8
Основные результаты 307
Глава V. Исследование эффективности моделей технологических
процессов в судоремонтном производстве 309
5.1.Моделирование процессов в конкретных ТП с помощью
предложенных методов. : 309
5.2.Эффективность методов моделирования. 311
5.3.Математическое моделирование устойчивости производст
венного комплекса..'.. 318
Основные результаты. 330
Глава VI. Системы поддержки принятия решений в управлении про
изводственным процессом. 331
6.1.Методы и средства поддержки принятия решений в органи
зационно-технических системах 331
6.2.Подсистемы принятия решений для логистических инфор
мационных систем управления 345
6.3.Автоматизированная поддержка информационных решений
технологических задач 360
6.4.Принятие управленческих решений в производственно-
технологических организационных структурах 379
Основные результаты 406
Глава VILITpaicnwecKoe применение моделей управления и компью
терных технологий в судоремонтном производстве. 408
7.1.Сетевые модели судоремонта 408
7.2 .База данных по этапам операций судоремонта 412
7.3. Описание программного обеспечения в автоматизирован
ной системе управления судоремонтом 423
7.4.Управление сетевым графиком судоремонта 448
. Основные результаты .'.„'..'. 452
Заключение '. 454
Литература 459
Введение к работе
Актуальность. К главным проблемам развития производственно-технологических систем (ПТС), в том числе судостроительных и судоремонтных, относятся вопросы интенсификации, повышения качества и эффективности технологических и производственных процессов.
В последние годы сформировались требования к управлению организацией функционирования ПТС. К ним следует отнести требования, реализующие: открытость, гибкость, адаптируемость, чувствительность и динамичность. Комплексная реализация этих требований должна обеспечивать стабильность и устойчивость ПТС. Научно-техническое развитие отечественных отраслей производства, применительно к решению организационно-экономических проблем, объективно выдвинул на первый план производственно-технические комплексы, объединяющие многофункциональные структуры отдельных видов производственных, направлений. Управление такими комплексами сталкивается с трудностями формирования структур и созданием; типовых техноло гий решения задач в современных условиях. Для существующих условий развития главными требованиями являются обеспечение степени соотношения централизации и децентрализации в управлении динамически изменяющимися ситуациями. Реализация этих требований потребовала, в отличие от существующих методов типизации структур (под задачи), создания теории и инструментария такой типизации структур, которая позволила бы решать оперативные и стратегические задачи на основе единой технологии моделирования. Кроме того, эти требования могут быть выполнены только за счет высокой степени компьютеризации управления на различных уровнях, что позволяет:
увеличить скорость получения; и обработки производственной ин-формащш (сокращает время обработки) при одновременном увеличении ее объема;
увеличить адекватность принимаемых решений за счет возможности хранения избыточной информации и ее оперативной обработки, за счет «стабильности» использования (повторяемости) информации.
При решении задач управления функционированием ПТС, включая его организационные аспекты очевидна необходимость в разработке теоретических аспектов, методологии и инструментарии для создания сложных организационно-технических комплексов в непрерывно изменяющихся условиях. Для достижения этого необходимо иметь единый принцип образования целевого дерева функций организационных производственно-технологических систем ПТС; принципы декомпозиции структур ПТС на основе взаимосвязи содержания и состава функции «централизация-децентрализация»; единую технологию построения структур на основе графо-сетевого подхода; математические модели и методы формализации целей и технологию их соотнесения к структурам ПТОС; математические методы по анализу соответствия и группированию переменных с целью сокращения информационного пространства для принятия решений; концепцию создания системы имитационного модеблирования, основанную на использовании исходных информационных структур; теоретические основы построения имитационных систем моделирования с сетевой структурой.
' Совершенствование систем управления в настоящее время характеризуется активным внедрением современных технологических достижений в практику управления в различных сферах практической деятельности человека. Технологический уклад процессов управления способствует широкому использованию различных направлений новых информационных технологий. Информация и знание теперь оцениваются как стратегический ресурс, определяющий эффективность функционирования и темпы развития сложных организационных и организационно-технических систем.
Вместе с тем, эффективное управление и оптимальное использование наличного информационного ресурса в этих системах нуждается в инструментальных средствах получения необходимых «управленческих знаний».
Поэтому одним из необходимых условий создания эффективных систем управления является единство методологических подходов к синтезу информационных технологий управления (ИТУ), что обеспечивает унификацию математического, информационного и программного обеспечения управления на основных уровнях функционирования ПТС в различных предметных областях переработки, восстановления и ремонта. В том числе единая методология должна определить научные основы синтеза рациональных сочетаний классических и новых методов управления в виде комбинированных методов ИТУ, обеспечить построение базы знаний и интеллектуального интерфейса как обязательных компонент АСУ, использующей комбинированные методы. Решение перечисленных проблем позволяет разработать инструментальные средства синтеза ИГУ, обеспечивающие повышение уровня тиражируемости систем управления за счет простоты адаптации унифицированных средств к изменениям предметной, области восстановления, ремонта и высокую эффективность АСУ на. всех уровнях функционирования ПТС вследствие применения комбинированных ИГУ. На сегодняшний день единая, методология синтеза ИГУ ПТС отсутствует, однако имеется подготовленная теоретическая база для ее разработки в виде теории систем, теории выбора и принятия решений, классической теории^ управления и теории искусственного интеллекта.
Все вышесказанное говорит об актуальности исследований, проводимых в диссертации и объясняет важность решаемой проблемы.
В связи с этим целью диссертационного исследования является решение важной народно-хозяйственной научной проблемы - разработка методологических аспектов и формализованных основ построения математи-
ческих моделей процессов управления и принятия решений в рамках автоматизированной системы управления производственной технологией судоремонта.
В соответствии с поставленной целью необходимо было. решить следующие задачи:
Формализованное описание предметной области. исследования производственно-технологических систем судоремонта с помощью иерархических моделей функционального,. информационного и динамического типа с соответствующей их структуризацией.
Разработка комплекса моделей управления процессами в производственно-технологических системах судоремонта с учетом информационного обеспечения и функционального назначения.
3; Разработка формализованного описания элементарного технологического процесса первого вида, включающего в себя статическую и динамическую модели и их поведение во времени.
.4. Разработка формализованного описания технологических процессов второго типа на уровне подпроцессов иерархического типа с учетом их развития во времени.
Количественная оценка эффективности моделей Списания технологических процессов и разработать алгоритм обработки этих моделей.
Разработка методологической, структурной и технологической основы процесса принятия решений при техническом обслуживании судоремонтного производства.
Создание датологической, графоаналитической и программной базы для функционирования автоматизированной информационной системы управления судоремонтным производством.
Объектом исследования является производственно-технологический процесс судоремонтного производства и автоматизированные системы управления ими;
Предметом исследования являются структурные, математические и информационные модели управления и принятия решений в судоремонтном производстве.
Методы исследования. При; решении поставленной проблемы в диссертационной работе использовались методы теории системного анализа, теории анализа и синтеза систем, дискретной \ математики, теории информационных систем, теории автоматизированного управления, теории і графов, теории математического программирования, теории экспертных систем, теории принятия решений, алгоритмизации и др.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
Создано многоаспектное формальное описание судоремонтного производства с помощью целого комплекса моделей, описывающих на основе единого дерева целевых функций и декомпозиции технологического процесса функциональную, информационную и динамическую. стороны деятельности СРП, с учетом многошагового решения производственного процесса:
Разработаны иерархические структурные модели управления в судоремонтном производстве на стратегическом, тактическом и оперативном уровне с разработанными формализованными сценариями и информационной поддержкой.
Предложено формализованное описание (на основе граф-моделей и» теории множеств) элементарного технологического процесса первого вида с поведением его во времени с помощью статических и динамических моделей;
Обосновано формализованное описание технологического процесса второго типа (иерархические ТП с подпроцессами и граничными уело-виями) с учетом активности или пассивности подпроцесса, корневого или некорневого ЭТП с изложением положений первичного и вторичного моделирования! подпроцесса и разработкой содержания статической и; динамической моделей.
Разработаны критерии оценки эффективности тех или иных моделей, осуществляющих формальное описание, и алгоритм обработки моделей ТП в производстве первого и второго видов.
Разработаны схема и алгоритм структурного анализа технологии процесса принятия решения при техническом обслуживании СРП с учетом семантической сети принятия решений и экспертной поддержки.
Практическая значимость проведенных исследований заключается в следующем:
а) в создании обобщенного подхода к описанию предметной области
судоремонта и единой технологии построения структур (объектов и субъ
ектов управления) на основе графо-сетевого подхода;
б) в обосновании иерархических структурных моделей в автоматизи
рованном управлении судоремонтом при регламентации возможных си
туаций и сценариями управления ими с соответствующим информацион
ным обеспечением в конкретном производственном случае, что позволяет
выявить «узкие» места (сроки, продукция, мощности, финансирование, ма
териальное обеспечения) и предложить рекомендации по их устранению;
в) в разработке средств: математического описания технологических
процессов судоремонта первого и второго типа, позволяющие находить
оптимальные варианты протекания производственных процессов во вре
мени;
г) в формализованном представлении технологии поддержки приня
тия решений, позволяющей реализовать функции управления сложными
дискретными иерархическими производственными системами в контуре
управления исследуемой предметной области;
д) разработка комплекса инструментальных средств для контроля и
управления производственным процессом на судоремонтном предприятии:
Реализация результатов работы. Результаты работы нашили свою реализацию на АОО «Канонерский судоремонтньщ завод», ОАО Судостроительный завод «Северная верфь».
Апробация исследования. Основные научные и практические результаты, были представлены и одобрены на следующих научно-технических конференциях: Международной научно-технической конференции «ТРАНСКОМ - 94» (Санкт-Петербург, 1994г.); Международной научно-технической конференции «JAWA.— 94» Quality of electrotechnical Products» (Польша, г. Люблин, 1994г.); Международной научно-технической конференции «Региональная информатика - 95» (Санкт-Петербург, 1995г.); Всероссийской: научно-методической конференции «Высшее образование в современных условиях» (Санкт-Петербург, 1996г.); Международной научно-технической конференции «ТРАНСКОМ - 99» (Санкт-Петербург, 1999г.); Международной научно-технической конференции «Региональная информатика - 2000» (Санкт-Петербург, 2000г.); Методическом семинаре «Подготовка морских инженеров». (Санкт-Петербург, 2000г.); Международной научно-технической конференции «ТРАНСКОМ - 2001» (Санкт-Петербург, 2001г.); Международной научно-технической5 конференции «Региональная информатика - 2002» (Санкт-Петербург, 2002г.); кафедральные семинары «Контроль и диагностика судовых устройств» (1994 — 2003г.г.).
