Научтруд
Войти

Поисковое конструирование организационно-технологических моделей

Автор: Небритов Б.Н.

Оперируя терминами теории управления в робо-тотехнических системах, мы осуществили синтез программного управления для данного манипулятора. Приложение управляющих воздействий, изменяющихся по полученным законам, к манипулятору обеспечит движение по определенной выше траектории с заданной скоростью.

Построение модели данной механической системы и решение для нее первой задачи динамики открывает возможность для исследования ее устойчивости, что имеет огромное значение для создания реальных

Анализ опыта использования различных типов организационно-технологических моделей производственных процессов показал, что для обеспечения полезности моделирования необходимо выполнение определенных требований. Используемая модель должна быть адекватной моделируемым производственным процессам. Причем адекватность понимается не вообще, а по тем свойствам модели, которые считаются существенными. Должен быть предусмотрен способ (алгоритм) настройки модели на изменяющиеся условия и параметры производства, на соответствующие задачи управления производством, которые потребуют укрупнения или разукрупнения ее, учета модельных и внемодельных ограничений и т.д.

Важное требование при моделировании - учет многовариантности производства. Вариантность влияет на топологию модели, на структуру и интенсивность видов работ. Учитывая, что каждая разновидность вариантности имеет множество организационно-технологических решений, можно представить, насколько велико число их сочетаний.

Необходимы эффективные способы подготовки исходной информации для моделирования, значительно сокращающие ручные операции и исключающие недостоверную информацию. Важной в связи с этим является информационная и программная совместимость организационно-технологического моделирования с другими задачами управления производством, с одной стороны, и с другой - с проектно-конструкторскими работами. Должно быть предусмотрено создание специальных языков описания модели и методов кодирования работ, ориентированных на машинную обработку информации.

систем такого типа. Результаты исследования предполагается использовать при курсовом и дипломном проектировании.

Литература

1. Патент РФ №2101434 С1 от 10.01.1998 / М.Д. Бондаренко, В.Т. Загороднюк, Д.М. Крапивин. Новочеркасский государственный технический университет.
2. Бутенин Н.В. Курс теоретической механики. М., 1970.

ноября 2003 г.

Моделирование с учетом вышеперечисленных требований связано с таким объемом математических и логических действий, подготовительных и графических работ, выполнение которых вручную в приемлемое время и с необходимым качеством нереально. Должны автоматизироваться и рассматриваются как единый процесс все этапы моделирования: подготовка информации, формирование, расчет, оптимизация, отображение, изменение и корректировка модели.

Обязательным в этом процессе является участие человека, который в диалоговом режиме с использованием интерактивной техники вырабатывает организационно-технологические решения.

Предлагается система моделирования производственных процессов с использованием современных информационных технологий, которая разрабатывается с учетом вышеуказанных требований.

В системе применены методы поискового конструирования организационно-технологических моделей, основанных на принципах искусственного интеллекта и экспертных систем.

Ядром системы является база знаний, представляющая совокупность микрофрагментов и их агрегатов, созданная на основе знания экспертов-профессионалов. Микрофрагменты - это информационные элементы, описывающие работы (производственные процессы), с указанием взаимосвязей их с соседними работами. При этом в микрофрагменте содержится информация об описываемой в нем работе, о связях этой работы с возможными предшествующими (а в некоторых реализациях и с последующими), о типе связей, об интенсивности, сменности, вариантах смещений данной работы по отношению к

Южно-Российский государственный технический университет (НПИ) 28

УДК 69.003.658.012.011.56

ПОИСКОВОЕ КОНСТРУИРОВАНИЕ ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ

© 2004 г. Б.Н. Небритов, Е.В. Губеев

другим. Микрофрагменты могут содержать и другую полезную информацию.

Использование такой информации позволяет сформировать более адекватную, более близкую к действительности модель.

Микрофрагменты должны описываться признанными специалистами-экспертами в данной сфере деятельности. Это гарантирует максимальную достоверность получаемой информации.

Массивы описанных микрофрагментов формируют обширную базу знаний, в которой накапливается практическая информация и знание опытных людей, описывающих микрофрагменты. Вся информация сохраняется в реляционных базах данных.

Компьютерная модель строительства объекта полностью «собирается» из микрофрагментов, находящихся в базе, как из кирпичиков. Причем для моделирования из базы производится выборка определенных фрагментов, соответствующих реальным работам этого объекта.

Программный комплекс системы моделирования имеет модульное построение.

Первый модуль «Формирование и расчет модели» состоит из блоков:

- выбора микрофрагментов вручную, по шаблонам, с привлечением «Мастера шаблонов» (подсказчика), использующего алгоритмы, основанные на методах поискового конструирования и искусственного интеллекта, или комбинированным способом -привлечением разных подходов на разных стадиях формирования структуры модели;

- усечения лишних связей; алгоритм работы блока таков, что человек может вмешаться в этот процесс;

- отыскания ложных связей;

- подготовки к формированию модели;

- формирования модели;

- упорядочения модели;

- размещения и отображения модели. Блок предназначен для поддержки различных вариантов отображения и визуального представления диаграммы Ганга, РБЯТ-диаграммы, таблицы работ/ресурсов, связей, гистограммы ресурсов и т. д.

Второй модуль «Анализ, оптимизация и персо-нализация модели» состоит из блоков:

- анализа, с использованием (опционально) методов поискового конструирования и искусственного интеллекта;

- оптимизации по стоимости, времени, ресурсам, финансам и т.д., а также по произвольной комбинации параметров оптимизации;

- работы с ресурсными картами и картами финансирования;

- персонализации и внесения изменений и дополнений в существующие модели. Блок, по сути, позволяет пользователю настроить систему «под себя» и заставить алгоритмы работать так, как он того хочет. Пользователь может учитывать различные ограничения и дополнения при создании модели или на стадии моделирования реализации проекта, а также корректировки вручную того, чего нельзя добиться с помощью управления

настройками. В этом режиме пользователь может внести любые изменения в модель, создать связи, уточнить сроки, жестко задать время и ресурсы и т. д.

Третий модуль «Актуализация модели» предназначен для отражения состояния проекта в реальном времени - фактически выполненных объемов работ, происшедшие изменения в составе и последовательности работ и т. д. Это нужно сделать для того, чтобы реальное состояние выполнения проекта не отрывалось от планового, т. е. чтобы смоделированный проект не терял своей актуальности. После актуализации модели можно проводить анализ отклонений от начального варианта проекта с целью выявления дестабилизирующих факторов и ситуаций, приводящих к критическим состояниям. Предусмотрен блок автоматической актуализации, т. е. система может работать с обратной связью.

В программе предусмотрены шлюзы, необходимые для импортирования данных других проектов, внесения новых микрофрагментов и их агрегатов, обновление баз данных, подключение модуля расценок и справочников.

В работе системы используется метод «сборки» модели из микрофрагментов. По нашему мнению, этот метод наиболее перспективен с точки зрения гибкости и адекватности.

Для формирования модели из базы микрофрагментов производится выбор нужных, соответствующих реальным работам проекта. Далее выбранные микрофрагменты с помощью различных алгоритмов приводятся к тому виду, при котором можно сформировать модель. После этого производится «сборка» модели из фрагментов. Структуру модели можно изменять, дополнять и упорядочивать в соответствии с требованиями пользователя. Затем производится ее расчет. По результатам расчетов может понадобиться оптимизация модели с целью приведения ее параметров в рамки заданных по любым из возможных ограничений - строкам, ресурсам, рискам, финансам, потокам и т.д. Можно доверить программе самой выбрать параметры оптимизации проектов, т.е. использовать встроенные в программу методы поискового конструирования и искусственного интеллекта. В этом случае выбор вариантов производится на основе информации из оценочных таблиц. Чем больше программа «обучается», т.е. чем чаще и полнее обновляется и дополняется информация экспертами в оценочных таблицах, тем больше в ней интеллектуальных элементов (она становится «умнее») и она лучше производит оптимизацию. Естественно, можно выполнить оптимизацию, самостоятельно управляя параметрами оптимизационных алгоритмов. И, наконец, можно самостоятельно откорректировать и настроить практически все структурные, временные и ресурсные параметры создаваемой модели. Предусматривается не только обновление баз данных микрофрагментов, оценочных таблиц, но и создание архива копий баз данных, используемых в работе программы (варианты стоимостей, варианты микрофрагментов, базы типовых проектов и др.).

В программном комплексе используются информационные массивы, построенные на принципе единой базы знаний. Они содержат данные, необходимые для решения всей совокупности задач моделирования, анализа и оптимизации организационно-технологических решений в системах управления проектами.

Рабочие информационные массивы, используемые как входная информация для решения конкретной задачи, должны формироваться выделением необходимого подмножества данных из основных массивов базы знаний, а при отсутствии - введением недостающих данных с клавиатуры или извне, с одновременным занесением этих данных в базу знаний.

В качестве основы для построения базы знаний была выбрана разработка в области баз данных фирмы BORLAND INTERNATIONAL (INPRISE) - база данных PARADOX 7.0. Программа использует BDE (Borland Database Engine) для корректного и быстрого доступа к базе данных.

В таблицы баз данных о микрофрагментах были включены следующие поля:

1. Код фрагмента.
2. Название работы.
3. Дополнительной информации.
4. Коды тех фрагментов, с которыми имеется связь.
5. Направление этой связи.
6. Тип и характер этой связи.
7. Резервное поле.
8. Порядок просмотра.
9. Отметка «скелетности».
10. Допустимое смещение.
11. Отметка выбора.
12. Дополнительная информация.
13. «Вес» различных вариантов оптимизации.
14. Комплексная отметка агрегации.

Постепенное пополнение базы данных приводит к тому, что в ней накапливается информация о большом числе различных работ. Эта информация отражает опыт строительства самых различных объектов в самых разных условиях. В итоге сформированная экспертами база данных будет представлять собой базу знаний, в которой сохранен опыт и знания большого числа людей. Эта уникальная информация доступна для работы всем пользователям комплекса. Благодаря наличию большого количества достоверной информации о вариантах выполнения строительных процессов в программе может быть сформировано большое количество разнообразных и реалистичных проектов.

Проект выполняется в визуальной среде программирования для языка C++ фирмы INPRISE - C++ BUILDER ver. 5.0. В проекте используются компоненты: стандартные, доработанные и самостоятельно разработанные визуальные. Разработанные компоненты реализованы как самостоятельные объекты и помещены в динамические библиотеки BPL (Borland pakage library). Компоненты общаются между собой при помощи системы WINDOWS- сообщений.

Программа является 32-битным WINDOWS приложением.

Требования к системе: MS WINDOWS 95/98/Me/2000, 16Mb RAM, 15Mb свободного пространства на диске. Так как программа использует BDE (Borland Database Engine), то для ее работы необходимо установить на компьютер средства BDE.

Применение создаваемой системы моделирования позволит повысить качество принимаемых организационно-технологических решений и сократить трудоемкость и сроки разработки планово-производственной документации. Система может быть использована как в производственных целях, так и в учебном процессе.

В статье приведены результаты исследований по выделенному гранту в области технических наук Министерства образования Российской Федерации.

14 октября 2003 г.

Ростовский государственный строительный университет

Другие работы в данной теме:
Научтруд |