Введение к работе
Актуальность проблемы. Решение ресурсных задач связано с двумя основными аспектами: проблемой выбора и проблемой распределения ресурсов, в рамках которых происходит назначение каждому элементу технологической системы (ТС) определенных видов и объемов конкретных ресурсов. Необходимость решения этих проблем связана с тем, что любой системе, в том числе и ТС, для достижения поставленных перед ней целей требуются различного рода ресурсы, которые ограничены в своих размерах. Несоответствие между целями ТС и ресурсами, которые необходимы для их достижения, определяет данную проблему, решение которой обычно основывается на применении различных средств и методов математического моделирования.
При решении статических задач выбора ресурсов ТС могуг возникать вопросы, связанные с проблемой замещения ресурсов, что актуально для любого функционирующего предприятия.
В работе в качестве концептуального принципа использован известный п математической логике принцип замещения, согласно которому эквивалентные высказывания могут заменяться друг другом и при зтом значения истинности сложных высказываний, в которые входят эквивалентные высказывания, не претерпевает изменений, т.е. полезность проведения операции по замещению одного ресурса другим не должна понизить эффективность функционирования ТС.
В настоящее время вопросам выбора ресурсов ТС в условиях замещения не уделяется достаточного внимания. Это связано, во-первых, с отсутствием самостоятельной теории замещения ресурсов, отличающейся методологическим единством подходов к синтезу подобных процедур. Во-вторых, большинство предложенных в литературе эвристических методов выбора ресурсоїз ТС в условиях замещения опираются на приложение понятия замещения ресурсов к конкретным прикладным задачам. Попытки расширить сферу применимости выведенных таким образом процедур замещения ресурсов часто дают неудовлетворительные результаты, так как процедуры подогнанные под характеристики конкретного примера и
2 механически примененные для данного случая, оказывались непригодными для решения задачи, что не позволяет проникнуть в сущность причин, вызывающих таксономические различия.
Основным проблемным вопросом при построении процедур замещения ресурсов является вопрос, связанный с формированием классов замещения ресурсов (КЗР), т.е. установлением связей между элементами множества ресурсов, которое может быть использовано при замещении одного ресурса другим; выявлением того, какие из них можно рассматривать связанными по совокупности своих свойств некоторыми отношениями. Но при любой постановке проблемы таксономии могут встречаться элементы неопределенной природы, для которых можно говорить лишь о степени принадлежности к классам, не имеющим ясно очерченных границ, В этом случае булева алгебра оказывается неприменимой и выявляется важность собственной глубинной логики возникшей проблемы.
Для решения задачи выбора ресурсов ТС в условиях замещения в диссертационной работе предлагается подход, основанный на общей теории систем, применении различных средств и методов математического моделирования и имеющий единую точку зрения на сиіггез подобных процедур.
Именно единство методологических подходов к формированию процедур выбора ресурсов ТС в условиях замещения дает возможность унифицировать математическое, программное и информационное обеспечение предметных автоматизированных систем.
Диссертационная работа выполнена на кафедре автоматизированных систем управления Воронежской государственной технологической академии в соответствии с программой работ Министерства общего и профессионального образования Российской Федерации по темам «Разработка и совершенствование способов и средств автоматизации и управления пищевых и химических производств» (номер гос. регистрации 01960007315) и «Моделирование технолопгческих систем,-принципов и методов их автоматизированного проектировашш и управленая» (номер гос. регистрации 01920008098).
Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы является разработка моделей выбора ресурсов ТС в условиях замещения с инвариантными свойствами к предметной области, обеспечивающих построение инструментальных средств в виде математического, проіраммного и информационного обеспечения предметных автоматизированных систем.
Поставленная цель достигается в результате решения следующих задач:
-
Системный анализ и построение концептуальной модели выбора ресурсов ТС в условиях их замещения на этапе формирования КЗР.
-
Разработка моделей и алгоритмов структуризации отношений и правил ПР на множествах ресурсов и их свойств.
-
Построение структуры предпочтения лица, принимающего решение (ЛПР) выбора классов замещения ресурсов. Построение модели формирования и выбора классов замещения ресурсов.
-
Разработка человеко-машинных процедур в виде пакета прикладных программ выбора ресурсов ТС в условиях замещения.
-
Проведение апробации результатов работы и экспериментальных исследований на конкретных примерах выбора ресурсов ТС в условиях замещения.
Методы исследования. Выполненные теоретические и экспериментальные исследования базируются на использовании теории систем, теории выбора и ПР, теории множеств (четких и нечетких), кластеризации, теории графов, методов анализа и синтеза технических систем и других.
Научная новизна диссертационной работы заключается в разработке методов и моделей целенаправленного автоматизированного синтеза процедур выбора ресурсов ТС в условиях замещения с инвариантными свойствами ТС к предметной области.
При этом на защиту выносятся следующие научные положения и результаты:
1. Концептуальная модель выбора ресурсов ТС в условиях замещения на этапе
формирования КЗР в виде комплекса ориентированных графов описання
множеств взаимосвязанных объектов и процессов принятия решения на этих
множествах.
-
Разработанные модели и алгоршмы структуризации отношений и правил принятия решений на множествах ресурсов и их свойств.
-
Метод, модель и алгоритм выбора структуры предпочтений ЛПР. Модель
формирования и выбора КЗР.
4. Разработанные человеко-машинные процедуры в виде пакета прикладных
программ выбора ресурсов ТС в условиях замещения.
Практическая значимость работы состоит в построении инструментальных средств выбора ресурсов ТС в условиях замещения в виде комплекса моделей и алгоритмов, предназначенных для математического, программного и информационного обеспечения систем автоматизированного проектирования. -Комплекс структурно инвариантен к предметной области, допускающих предложенное концептуальное описание.
Основные теоретические и практические результаты диссертационной работы прошли апробацию при разработке следующих ТС:
-
Выбор технологии производства хлеба из ржаной муки в условиях предприятий малой производительности.
-
Выбор многокомпонентного порошкообразного полуфабриката для производства печенья диетического назначения.
Получен фактический экономический эффект от внедрения результатов работы 6200 тыс. рублей в ценах на 1997 год.
Апробация работы. Основные результаты исследований, выполненных по теме диссертации были доложены: на международной конференции «Матема-. тическне методы в химии и химической технологии», Тверь, 1995; на научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов, Воронеж, 1995; на всероссийской научной конференции «Повышение эффективности средств обработав информации на базе математического и машинного моделирования», Тамбов, 1995; на всероссийской научной конференции «Информационные технологии и системы», Воронеж, 1995; на 3-ен региональной научно-технической конференции «Проблемы химии и химической технологии»,Воронеж, 1995; на международной конференции «Математические методы в хилиш и химической
5 технологии», Тула, 1996; на отчетных научных конференциях ВГГА за 1994 - 1997 год, Воронеж, 1995-1998; на Российском молодежном симпозиуме « Молодежь и проблемы информационного и экологического мониторинга», Воронеж, 1996.
Публикации. По результатам проведенных исследований и практических разработок опубликовано 15 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы нз 145 наименований и двух приложений. Основной текст изложен на 169 страницах. Работа содержит 4 таблицы и 41 рисунок. Объем приложений 18 страниц.