ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ КООРДИНАЦИИ РЕШЕНИЙ ЛОКАЛЬНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ В

ПРОЦЕССАХ
Научный руководитель:
д.т.н. проф. Дубовой В. М.
Винницкий национальный технический университет
Кафедра компьютерных

систем управления

Диссертация на соискание ученой
степени кандидата технических наук
Специальность 05.13.06 – Информационные технологии

Байас Сампедро Марсия Марисоль

общим ресурсом на основе информационной технологии координации решений локальных систем

управления.

Объектом исследования являются процессы принятия решений в распределенных системах управления с локальными подсистемами.

Предметом исследования является информационная технология координации решений локальных систем управления.

Постановка задачи

управления в параллельных технологических процессах;
усовершенствование метода координации решений локальных систем

управления;
развитие метода оценки неопределенности и риска принятия решений в системе координационного управления;
разработка процедур и алгоритмов координации на основе эвристических методов;
практическая реализация и применение информационной технологии координации решений.

Основные задачи

Постановка задачи

исследования
Технологически объекты могут функциониро-вать независимо друг от друга, иметь различ-ные

цели и ограничения, различные параме-тры производительности и эффективности, что часто приводит к многочисленным пробле-мам и порождает высокую степень неопределен-ности при принятии управленческих решений. В связи с этим проблема координации решений при управлении производственными системами, сос-тоящими из взаимосвязанных технологических объектов является актуальной. Особенно актуаль-ной в последнее время стала задача координации решений подсистем. В частности, в этой работе былa решено задача координации, предусма-тривающая совместное использование одного ре-сурса несколькими параллельными технологичес-кими линиями с одновременной синхронизацией работы этих линий, что и обуславливает актуаль-ность диссертационной работы.

вследствие того, что продукты одних
подпроцессов являются ресурсами других;

(1)

(2)

Рисунок 3 - Ресурсная взаимосвязь подпроцессов

 

 

Модель распределенного технологического процесса с координационным управлением параллельными подпроцессами

Взаимосвязь параллельных подпроцессов

использует продукты другого, а также, когда продукты нескольких подпроцессов должны

в определенной последовательности поступить в качестве ресурсов на вход следующего подпроцесса. Такая взаимосвязь выражается системой неравенств 3:

(3)

Рисунок 4 – Параллельные подпроцессы с временной взаимосвязью

Модель распределенного технологического процесса с координационным управлением параллельными подпроцессами

Взаимосвязь параллельных подпроцессов

продукта от качества сырья
и количества сырья X
а)
б)
Параллельные

технологические процессы, между которыми имеются взаимодействия описываются производственной функцией,

которая зависит от распределёния ресурсов, качества ресурсов и синхронизации операций.

Модель распределенного технологического процесса с координационным управлением параллельными подпроцессами

(5)
Модель распределенного технологического процесса с координационным управлением параллельными подпроцессами
Формальная

модель

режиме ожидания в единицу времени Сож, затраты на ускорение той

операции, которая задерживает процесс Суск, затраты на замедление той операции, которая всех обгоняет Сзам, т.е. затраты на синхронизацию и потери от ее отсутствия (7):

(7)

Метод координации решений локальных систем управления в параллельных технологических процессах

(8)

Стоимость продукта i– ой ожидающей операции характеризуется функцией потерь качества

координации
 
(12)

структуры системы управления

Структура основана на декомпозиции и кластеризации задач. Задачи

сгруппированы с учетом стоимости обмена информацией, который выражается в уравнении 13




Общее количество связей дается в уравнении 14.

 

(13)

(14)

структуры системы управления


Рисунок 6- Процесс кластеризации задач управления
(15)
(16)

характер влияния количества задач ЛСУ на стоимость выполнения подпроцесса


Рисунок 7

может быть достигнута путем изменения количества ресурса (сырья) и изменения

производительности линий.

 

 

(17)

(18)

С помощью введения координационных переменных αi для накопителя и λi для производительности, уравнение (17) можно переписать в параметрической форме (18). Таким образом, задача координации сводится к нахождению вектора , который удовлетворяет условиям:

Условия параллельной работы подпроцессов

к построению алгоритмов нахождения оптимального координирующего воздействия

аналитическый метод
поисковый неитерационный метод
аналитический

итерационный метод
поисковый итерационный метод

Метод оценки неопределенности и риска принятия решений в системе координационного управления

 

(19)

Оценка устойчивость алгоритма

управления
 
(22)
Таким образом, неопределенность критерия координации:
где
(20)
(21)
Рисунок 8 – Оценка неопределенности

координирующего воздействия

Оценка неопределенности критерия координации при использовании аналитического метода

управления
На каждом шаге происходит сравнение критерия координации вектора управляющих воздействий

(U) с наилучшим имеющемся результатом. Следовательно, оптимального U определяться достоверностью результата сравнения .
Условием сравнения являться выполнение неравенства



,

(23)

(24)

Оценка неопределенности критерия координации при случайном поиске

уравнение (24) характеризует неопределенность результата координации методом случайного поиска.

принятия решений в системе координационного управления

обеспечения

Рисунок 12 - Рабочее окно при оптимизация параметров координации генетическим

алгоритмом

A

B

Б

Г

существенное влияние на результаты производства во всех технических параметрах проведенного

исследования. Таким образом, в случае случайного поиска общая сумма времени простоя была уменьшена на 46%, при увеличении предложенного критерия эффективности в 5.4% и 46.7% уменьшения времени простоя и 7.49% увеличения критерия эффективности в случае генетического алгоритма по сравнению со случаем работы систем без координации.

Практическая реализация информационной технологии

координационным управлением параллельными подпроцессами, отличающаяся учетом ресурсной и временной взаимосвязи

подпроцессов с использованием экспертных оценок, статистических данных и результатов измерений, что позволяет сформулировать критерий координационного управления в условиях комбинированной неопределенности;

Усовершенствован метод координации решений локальных систем управления в параллельных технологических процессах, отличающийся совместной координацией распределения ресурсов и синхронизацией процессов, что позволяет снизить риск решений;

Получил последующее развитие метод оценки неопределенности и риска принятия решений в системе координационного управления, отличающийся совместным использованием экспертных оценок, статистических данных и результатов измерений со случайными погрешностями, что позволяет решать задачу координации в условиях комбинированной неопределенности.

управления параллельными технологическими процессами. Разработанная информационная технология будет способствовать повышению

эффективности функционирования таких систем.
На основе результатов теоретических исследований разработаны:
– алгоритм кластеризации задач управления;
– алгоритм распределения ресурсов и синхронизации параллельных технологических процессов;
– структура, основные компоненты и программное обеспечение информационной технологии координации решений.
– усовершенствованная методика случайного поиска обеспечивает сокращение времени принятия решений и, таким образом, позволяет сократить время простоя.

процессами переработки молока на основе применения предложенной информационной технологии координации

решений локальных систем управления (акт внедрения от 16.12.2014 г.):
- метод координации решений локальных систем управления;
- метод оценки риска принятия решений;
- алгоритм координационного управления распределением ресурсов и синхронизацией технологических линий.
Результаты исследования были использованы также в учебном процессе Винницкого национального технического университета (ВНТУ) в лекциях и практических занятиях по курсу «Методы управления в комплексных разветвленных системах и сетях», в разделе «Методы координационного управления» (акт внедрения от 14.04.2015 г.).

Практическое значение полученных результатов

статей опубликовано в профессиональных изданиях, утвержденных ВАК Украины, 2 статьи

опубликованы в международных журналах, индексируемых в Scopus, 8 работ опубликовано в сборниках материалов конференций, 1 глава из монографии, получено 2 свидетельства о регистрации авторского права на произведение.