Совершенствование оперативного управления основным производственным процессом серийного машиностроения с помощью имитационных моделей тема диссертации по экономике, полный текст автореферата
- Ученая степень
- кандидата экономических наук
- Автор
- Токарева, Наталья Николаевна
- Место защиты
- Ленинград
- Год
- 1984
- Шифр ВАК РФ
- 08.00.13
ДиссертацияДиссертация: содержание автор диссертационного исследования: кандидата экономических наук, Токарева, Наталья Николаевна
ВВЕДЕНИЕ.
1. СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ОПЕРАТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ОСНОВНЫМ МЕХАНООБРАБАШВАЩИМ ПРОИЗВОДСТВЕННЫМ ПРОЦЕССОМ СЕРИЙНОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ.
1.1. Характеристика производственных процессов исследуемого класса.
1.2. Анализ существующих систем оперативного управления II
1.3. Характеристика принятого подхода к совершенствованию системы оперативного управления
В ы в о д ы.
2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА
ДЛЯ ЦЕЛЕЙ УПРАВЛЕНИЯ.
2.1.Основные требования к модели и характеристика подхода к её построению.
2.2. Описание динамической стохастической имитационной модели объекта управления
2.2.1. Общая характеритика схемы формализации объекта
2.2.2. Асинхронный конечный автомат, как средство формализации динамики объекта управления
2.2.3. Программная реализация имитационной модели на языке моделирования GPSS.
В ы в о д ы.
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА КАК ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ.
3.1. Постановка задачи исследования производственного процесса.
3.2. Анализ чувствительности к действию возмущений и управляемости производственного процесса.
3.3. Анализ устойчивости объекта в адаптивной СОУ.
3.4. Байесовский подход к параметрической идентификации в темпе реального процесса.
В ы в о д ы.
4. АДАПТИВНАЯ СИСТЕМА ОПЕРАТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ.
4.1. Постановка задачи оперативного управления
4.2. Алгоритм адаптивного управления
4.3. Методика применения имитационногоо имитационного комплекса для совершенствования оперативного управления
4.4. Составляющие экономического эффекта оспользования имитационного комплекса моделирования системы оперативного управления.
Вы в о д ы.
Диссертация: введение по экономике, на тему "Совершенствование оперативного управления основным производственным процессом серийного машиностроения с помощью имитационных моделей"
В В Е Д Е Н И Е Актуальность проблемы. В условиях интенсификации современного производства проблемы совершенствования управления стали одними из центральных во всех отраслях народного хозяйства. В решениях ХХУ1 съезда КПСС указывается на необходимость обобщать и активнее внедрять црогрессивные методы и передовой опыт в управлении, а также на обеспечение дальнейшего развития и повышения эффективности сети автоматизированных систем управления. Недостаточная эффективность существующих систем управяения производством обусловлена неполным соответствием црименяемых методов уцравления особенностям динамики современного производства. Это объясняется тем, что в настоящее время отсутствуют необходимые для создания систем управления научные разработки, учитыващие динамические закономерности производственных цроцессов. С целью повышения эффективности управления при рациональном использовании имеющихся ресурсов к разрабатываемым системам управления предъявляются новые требования автоматизация исследований закономерностей производственных процессов как объектов управления, и учет их динамического и стохастического характера при разработке алгоритмов управления. Большое разнообразие механообрабатывающих производственных процессов в серийном машиностроении вызывает необходимость разработки типовой методики построения систем оперативного управления (СОУ) на основе адаптивного подхода, применимой sк любому объекту выделенного класса производственных процессов. Реализация адаптивных СОУ сократит как сроки их разработки для конкретных цроизводственных объектов рассматриваемого класса, так и позволит управлять при условии неполноты исходной информации. Объектом исследования является класс основных механообрабатывающих цроизводственных процессов серийного машиностроения, реализуемых в рамках групповых поточных линий и предметно-замкнутых участков с типичным взаимозаменяемым оборудованием и жестким закреплением номенклатурных позиций планового задания за грзшпами оборудования. Целью работы является разработка комплекса типовых имитационных алгоритмов и программных модулей для моделирования СОУ, црименимого к классу основных механообрабатывающих производственных процессов с учетом влияния на их динамику возмущающих воздействий. Научная новизна; 1. Разработан комплекс имитационного моделирования СОУ, включающий динамическую стохастическую модель исследуемого класса цроизводственных процессов. 2. Предогожена методика формализации построения динаглической; имитационной модели с применением аппарата теории автоматов. 3. Разработана типовая методика исследования производственных объектов на управляемость и чувствительность к действию возмущении. 4. Экспериментально показана инвариантность ряда контролируемых характеристик объектов рассматриваемого класса относительно различных алгоритмов решения задачи календарного планирования при р1ксированном значении среднего коэффивдента загрузки производственного
Диссертация: заключение по теме "Математические и инструментальные методы экономики", Токарева, Наталья Николаевна
Выводы
1. Сформулирована постановка задачи оперативного управления в классе задач адаптивной стабилизации программного движения в условиях действия возмущений и неопределённости априорной информации об объекте управления.
2. Разработан алгоритм адаптивного управления, включающий регулятор основного контура, идентификатор и адаптор, настраивающий регулятор на работу с конкретным объектом управления.
3. Предложен метод идентификации объекта управления в реальном времени на основе формальной процедуры байесовского предсказания, выведены расчётные формулы для определения прогнозных значений целевой функции.
4. Рассмотрены этапы работы созданного алгоритма управления,
5. Описаны возможности разработанного имитационного комплекса, а также методика работы с ним в режимах исследования и управления.
6. Произведён расчёт составляющих экономического эффекта использования имитационного комплекса для совершенствования системы оперативного управления.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. В работе сформулирован новый подход к совершенствованию системы оперативного управления основным механообрабаты-вающим производственным процессом, позволяющий осуществлять их разработку в классе адаптивных систем управления.
2. Обоснована целесообразность построения адаптивных
СОУ.
3. Разработан имитационный комплекс типового моделирования СОУ, включающий динамическую стохастическую модель объекта управления, который применим как для исследования, так и для управления.
4. Дано формализованное описание объекта на основе аппарата теории автоматов.
5. Построена типовая динамическая модель объекта, позволяющая учесть необходимые возмущения и управление.
6. Предложена типовая методика исследования производственного процесса как объекта управления.
7. Проведены исследования объекта на чувствительность к действию возмущений и уцравляемость. Установлено, что:
1) значения основных выходных параметров объекта увеличиваются под влиянием возмущений, что приводит к срыву выполнения в срок планового задания;
2) диапазон изменения выходных параметров объекта зависит от типа вероятностной модели (закона распределения веро ятностей) учитываемых возмущений;
3) использование различных алгоритмов решения задачи календарного планирования, параллельно-последовательного вида движения партий деталей, дробления партий деталей имеет предельные возможности по обеспечению достижения цэли СОУ;
4) достижимость целей СОУ в условиях действия на объект возмущений зависит от наличия достаточных ресурсов управления (фонда сверхурочных работ, дополнительных рабочих мест).
8. Сформулированы условия обеспечения практической устойчивости объекта управления, выполнение которых необходимо для реализации СОУ адаптивного типа.
9. Выявлена инвариантность средней величины межоперационного задела в трудовом выражении к алгоритмам решения задачи календарного планирования при фиксированном значении среднего коэффициента загрузки, что позволило использовать мгновенное значение этого параметра в качестве характеристики изменения коэффициента загрузки под влиянием возмущений в будущие периоды времени.
10. Предложена целевая функция работы СОУ, направленная на обеспечение выполнения планового задания в срок с учетом влияния возмущений.
11. Показана возможность использования байесовского подхода к идентификации в реальном времени значений целевой функции и выведены формулы для расчета ее прогнозных значений.
12. Осуществлена постановка задачи оперативного управления в классе задач адаптивной стабилизации программного дви жения в условиях неполноты информации о динамике объекта и условиях его функционирования.
3. Разработан алгоритм адаптивного управления, применимый к любому объекту исследуемого класса с учетом действия возмущений, позволяющий организовать оперативное управление на основе прогнозирования конечных состояний всей совокупности партий деталей, находящихся в обработке. Он позволяет в режиме диалога принимать обоснованные решения о целесообразности введения дополнительных ресурсов для достижения цели СОУ.
Диссертация: библиография по экономике, кандидата экономических наук, Токарева, Наталья Николаевна, Ленинград
1. Материалы ХХУ1 съезда КПСС. - М.: Политиздат, 1981. -223 с.
2. Материалы Пленума ЦК КПСС 14-15 июня 1983 года. М.: Политиздат, 1983. - 52 с.
3. Автоматизация проектирования систем управления. Сб.статей /Под ред. В.А.Трапезникова. М.: Статистика, 1978. -196 с.
4. Актуальные проблемы управления. М.: Знание, 1972. -120 с.
5. Бакаев А.А., Костина Н.И., Яровицкий Н.В. Имитационное моделирование в экономике. Киев: Наукова думка, 1978. - 304 с.
6. Берг А.И., Черняк Ю.И. Информация и управление. М.: Экономика, 1966. - 63 с.
7. Бар Ст. Кибернетика и управление производством. М.: Наука, 1965. - 310 с.
8. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. М.: Наука, 1978. - 400 с.
9. Васильев В.И. Распознающие системы. Справочник. Киев: Наукова думка, 1983. - 422 с.
10. Ватник П.А. Статистические методы оперативного управления производством. М.: Статистика, 1978. - 240 с.
11. Винер Н. Кибернетика, или управление и связь в животном и машине. Пер. с англ. М.: Наука, 1983. - 340 с.
12. Вольшский Э.И., Стебловцева Т.Л. Применение математических моделей для исследования методов каленрадного планирования. Механизация и автоматизация управления, 1983, № I, с. 4-9.
13. Воронов А.А. Устойчивость, управляемость, наблюдаемость. М.: Наука, 1979. - 236 с.
14. Всесоюзное совещание по проблемам управления (Минск, 25-25 ноября 1977 г.). Тез. докл. М.: ЙПУ, 1977. -700 с.
15. Геронимус Ю.В. О некоторых аспектах применения и конструирования имитационных моделей. Экономика и математические методы, 1982, т. ХУШ, вып. 3, с. 424-435.
16. Глушков В.В. Основы безбумажной информатики. М.: Наука, 1982. - 552 с.
17. Денисов А.А., Колесников Д.Н. Теории больших систем управления. Л.: Энергоиздат, 1982. - 288 с.
18. Дуда Р., Харт П. Распознавание образов и анализ сцен. Пер. с англ. М.: Мир, 1976. - 511 с.
19. Зельнер А. Баейесовские методы в эконометрии. М.: Статистика, 1980. - 437 с.
20. Зыбарев Ю.М., Макаров В.Л., Шейхетов В.М. Опыт разработки и использования имитационных моделей на цромышленном предприятии. Экономика и математические методы, 1979, т. ХУ, № 6, с. II55-II70.
21. Исследование операций. Модели и применение. М.: Мир, 1981. - 677 с.
22. Календарное планирование. ёМ.: Прогресс, 1966. -465 с.
23. Касти Да. Большие системы. Сложность, связность и катастрофы. Пер. с англ. М.: Мир, 1982. - 216 с.
24. Казаков И.Е. Статистическая теория систем управления в пространстве состояний. М.: Наука, 1975. - 432 с.
25. Клейнрок Л. Вычислительные системы с очередями. М.: Мир, 1979.
26. Клейн Дж. Статистические методы в имитационном моделировании. Вып. 2. М.: Статистика, 1978. - 335 с.
27. Климов А.Н., Оленев И.Д., Соколицын С.А. Организация и планирование производства на машиностроительном предприятии. Л.: Машиностроение, 1979. - 462 с.
28. Кофман А., Крюон Р. Массовое обслуживание. Теория и приложения. Пер. с франц. М.: Мир, 1965. - 303 с.
29. Крэйн М., Лемуан 0. Введение в регенеративный метод анализа моделей. Пер. с англ. М.: Наука, 1982. - 104 с.
30. Кузин Л.Т. Основы кибернетики. Математические основы кибернетики. М.: Энергия, 1973.
31. Кузин Б.И., Дуболазов В.А. Организация и оперативно-календарное планирование машиностроительного производства в АСУП. Л.: Изд. ЛГУ, 1978. - 238 с.
32. Кузьменко Л.И. О критериях оптимальности в задаче календарного планирования. В кн.: Исследование операций и АСУ. - Киев: Наукова думка, 1975, вып. 5, с. 24-28.
33. Левитский В.Н. Современное диспетчерское управление: законы противоречия и координации. Вопросы радиоэлектроники, 1978, J& 2, с. 63-67.
34. Левитский В.Н. Современное диспетчерское управление: система управления ходом цроизводства. Вопросы радиоэлектроники, 1979, $ 2, с. 37-46.
35. Левитский В.Н. Современное диспетчерское управление: целевая функция, функции адаптивного управления. Вопросы радиоэлектроники, 1979, J6 I, с. 40-47.
36. Левитский В.Н. Динамическая оптимизация управления производственным процессом: постановка задачи, надежное резервирование управления. Воцросы радиоэлектроники,1980, JS 2, с. 73-79.
37. Липаев В.В., Колин К.К., Серебровский Л.А. Математическое обеспечение управляющих ЦВМ. М.: Сов.радио, 1972.
38. Лифшиц А.Л., Мальц Э.А. Статистическое моделирование систем массового обслуживания. М.: Сов.радио, 1978. -247 с.
39. Методика определения экономической эффективности автоматизированных систем управления предприятиями и производственными объединениями. М.: Статистика, 1979. - 62 с.
40. Модели оперативного планирования в дискретном производстве. М.: Наука, 1978. - 320 с.
41. Модин А.А. Основы разработки и развития АСУ. М.: Наука,1981. 279 с.
42. Математико-статистические модели в экономическом анализе и планировании. /Под ред. Б.Б.Розина. Новосибирск: Наука, 1983. - 254 с.
43. Мироносецкий Н.Б. Экономико-математические методы календарного планирования. Новосибирск: Наука, 1973.140 с.
44. Моисеев Н.Н. Математические задачи системного анализа. -М.: Наука, 1981. 488 с.
45. Моррис У. Наука об управлении. Байесовский подход. Пер. с англ. М.2 Мир, 1971. - 304 с.
46. Мясников В.А., Игнатьев М.Б., Перовская Е.И. Модели планирования и уцравления цроизводством. М.: Экономика, 1982. - 231 с.
47. Нейлор Т. Машинные имитационные эксперименты с моделями экономических систем. Пер. с англ. М.: Мир, 1975. -500 с.
48. Пакет прикладных программ : Система моделирования дискретных процессов. ППП СЩЩ-В. Калинин, 1982.
49. Петров В.А. Групповое производство и автоматизированное оперативное управление. Л.: Машиностроение, 1975. -310 с.
50. Подчасова Т.П., Португалл В.М., Татаров Р.А., Шкурба В.В. Эвристические методы календарного планирования. Киев:1. Техника, 1980. 140 с.
51. Проблемы программно-целевого планирования и управления. /Под ред. Г.С.Поспелова. М.: Наука, 1981. - 460 с.
52. Петров В.А., Масленников А.Н., Осипов Л.А. Опыт использования оптимизированных графиков в оперативном управлении производством. Л.: ДВДТП, 1979. - 33 с.
53. Основы автоматизации управления производственными процессами. /Под ред. О.М.Овчинникова, В.В.Рякина. М.: Сов. радио, 1980. - 360 с.
54. Осипов Л. А. Инженерные методы выбора варианта производственной структуры с заданным качеством процесса. В кн.: Автоматизированное проектирование организационных форм производства. - М.: Изд.стандартов, 1981, вып. 16,с. 12-32.
55. Осипов Л.А., Токарева Н.Н., Наумов В.А. Определение путей повышения эффективности и качества работы производственных подразделений на основе моделирования. Технология машиностроения, 1983, вып. 9, с. 4-8.
56. Острем К.Ю. Введение в стохастическую теорию управления. -- М.: Мир, 1973. 321 с.
57. Райбман Н.С., Чадеев В.М. Адаптивные модели в системах управления. М.: Сов.радио, 1966. - 159 с.
58. Растригин Л.А. Современные принципы управления сложными объектами управления. М.: Сов.радио,г 1980. - 222 с.
59. Растригин Л.А. Адаптация сложных систем. Рига: Зинат-не, 1981. - 375 с.
60. Растригин Л.А. Адаптация сложных систем. Рига: Зинат-не, 1981. - 375 с.
61. Саати Т. Элементы теории массового обслуживания и ее приложения. М.: Сов. радио, 1971. - 520 с.
62. Саридис Дж. Самоорганизующиеся стохастические системыуправления. Пер. с англ. /Под ред. Я.З.Цыпкина. М.: Наука, 1980. - 400 с.
63. Семенов А.И., Португалл В.М. Задачи теории расписанийв календарном планировании и мелкосерийного производства. М.: Наука, 1972. - 183 с.
64. Смоляр Л.И. Оперативно-календарное планирование. Модели и методы. М.: Экономика, 1979. - 133 с.
65. Современные методы идентификации систем. Пер. с англ. /Под ред. П.Эйкхоффа. М.: Мир, 1983. - 400 с.
66. Соколицын С.А., Дуболазов В.А. Автоматизированные систе мы управления машиностроительным производством. Л.: Изд. ЛГУ, 1980. - 283 с.
67. Срагович В.Г. Адаптивное управление. М.: Наука, 1981.- 384 с.
68. Срагович В.Г. Теория адаптивных систем. М.: Наука, 1976. - 320 с.
69. Танаев B.C., Шкурба В.В. Введение в теорию расписаний.- М.: Наука, 1975. 256 с.
70. Теория расписаний. Пер. с англ. М.: Наука, 1975. -360 с.
71. Теория систем и методы системного анализа в управлении и связи. М.: Радио и связь, 1983. - 248 с.
72. Тимофеев А.В. Роботы и искусственный интеллект. М.: Наука, 1978. - 192 с.
73. Тимофеев А.В. Построение адаптивных систем управления программным движением. Л.: Энергия, 1980. - Вып. 610,
74. Библиотека по автоматике. 88 с.
75. Титов В.В. Оптимизация принятия решений в управлении производством. Новосибирск: Наука, 1981. - 269 с.
76. Ту Дж., Гонсалес Р. Принципы распознавания образов. Пер. с англ. М.: Мир, 1978. - 411 с.
77. Федоренко Н.П., Овсиенко Ю.В., Астраков Н.Я. Планомерность и проблемы совершенствования хозяйственного механизма и управления. Экономика и математические методы, 1983, т. XIX, вып. 3, с. 397-406.
78. Федоренко Н.П. О разработке системы оптимального функционирования экономики. М.: Наука, 1968. - 244 с.
79. Фомин В.Н., Фрадков А.Л., Якубович В.А. Адаптивное управление динамическими объектами. М.: Наука, 1980.
80. Фу К. Последовательные методы в распознавании образов и обучении машин. Пер. с англ. М.: Наука, 1972. - 256 с.
81. Хант Э. Искусственный интеллект. М.: Мир, 1978. -558 с.
82. Шеннон Р. Имитационное моделирование систем искусствои наука. Пер. с англ. М.: Мир, 1978. - 418 с.
83. Шихаев К.Н., Пантелеев В.Н., Репьев Ю.М. Процессы интеграции в АСУ. М.: Финансы и статистика, 1982. - 224 с.
84. Щубкина И.П. Моделирование механизма принятия решений.- М.: Наука, 1976. 274 с.
85. Экономико-математические модели в организации и планировании промышленного предприятия. /Под ред. Б.И.Кузина.- Л.: Изд. ЛГУ, 1982. 334 с.
86. Экономико-математические модели в системе управления предприятием. /Под ред. Н.П.Федоренко, И.П.Шубкиной. -М.: Наука, 1983. 390 с.
87. Юдин Д.Б. Математические методы управления в условиях неполной информации. -.М.: Сов.радио, 1974. 220 с.
88. Экономическая кибернетика. М.: Экономика, 1982. -407 с.
89. Fit /С. 5., JVdkokc L.T.a study, of fajininf systems opvut -tinq in ц,а&(ъотлГп e.n/vuiofirmfitrMv.)JR-&S^D J9&&.
90. Jtcuikarii £. L, SktdhrL &. S. Rig&rwiativt simulations ojf usponsc times in rubier oils of (j^uzLues. Lteturu. notes in zontiol and ifiyuiztrin^ stiatcZj <26 -в.7 HeiolMotf, Sp^nyvi, /980.
91. Pebt&CL И, SuJjtctivc pzoSaJUitf аррчо&ск Ъ> ual-tcmtidtntificodiofb) Ргос. Ц-tk IMC symposium on* icbrt -tijLcaUon a,nd, system, ралатЖг e.stirrux.tiorL9 StJLsb1VSSR7Vol.S1im,pp. 8Ш .
92. Sse. L. ^oji-SkabmY. &гъ aotivt aAoLptiv-c contiol jot okscntte. time, systems uiih. г&пАот. ропатеieas. IEEE fouis. Jubauriu Contzo6. /Щ AC-/8(Z)? pp. № -U7.