ПРОГРАММНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЕРОЯТНОСТНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
На основе анализа особенностей технологических процессов производства с переменной структурой определены требования к средствам автоматизации их проектного моделирования. Излагается состав и структура программно-технологического комплекса исследования технологических процессов производства. Сформули...
Saved in:
| Date: | 2015 |
|---|---|
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут програмних систем НАН України
2015
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://pp.isofts.kiev.ua/index.php/ojs1/article/view/6 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Problems in programming |
Institution
Problems in programming| id |
pp_isofts_kiev_ua-article-6 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| resource_txt_mv |
ppisoftskievua/71/cbea4a004787c8671151714e85b0a371.pdf |
| spelling |
pp_isofts_kiev_ua-article-62018-09-26T13:11:31Z ПРОГРАММНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЕРОЯТНОСТНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ Maksimey, I.V. На основе анализа особенностей технологических процессов производства с переменной структурой определены требования к средствам автоматизации их проектного моделирования. Излагается состав и структура программно-технологического комплекса исследования технологических процессов производства. Сформулированы базовые принципы формализации и имитационного моделирования. Определены особенности технологии использования комплекса при решении проектных задач. Інститут програмних систем НАН України 2015-06-12 Article Article application/pdf https://pp.isofts.kiev.ua/index.php/ojs1/article/view/6 PROBLEMS IN PROGRAMMING; No 1 (2003) ПРОБЛЕМЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ; No 1 (2003) ПРОБЛЕМИ ПРОГРАМУВАННЯ; No 1 (2003) 1727-4907 uk https://pp.isofts.kiev.ua/index.php/ojs1/article/view/6/7 Copyright (c) 2015 ПРОБЛЕМИ ПРОГРАМУВАННЯ |
| institution |
Problems in programming |
| baseUrl_str |
https://pp.isofts.kiev.ua/index.php/ojs1/oai |
| datestamp_date |
2018-09-26T13:11:31Z |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic |
|
| spellingShingle |
Maksimey, I.V. ПРОГРАММНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЕРОЯТНОСТНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ |
| topic_facet |
|
| format |
Article |
| author |
Maksimey, I.V. |
| author_facet |
Maksimey, I.V. |
| author_sort |
Maksimey, I.V. |
| title |
ПРОГРАММНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЕРОЯТНОСТНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ |
| title_short |
ПРОГРАММНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЕРОЯТНОСТНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ |
| title_full |
ПРОГРАММНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЕРОЯТНОСТНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ |
| title_fullStr |
ПРОГРАММНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЕРОЯТНОСТНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ |
| title_full_unstemmed |
ПРОГРАММНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЕРОЯТНОСТНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ |
| title_sort |
программно-технологический комплекс имитационного моделирования вероятностных технологических процессов |
| description |
На основе анализа особенностей технологических процессов производства с переменной структурой определены требования к средствам автоматизации их проектного моделирования. Излагается состав и структура программно-технологического комплекса исследования технологических процессов производства. Сформулированы базовые принципы формализации и имитационного моделирования. Определены особенности технологии использования комплекса при решении проектных задач. |
| publisher |
Інститут програмних систем НАН України |
| publishDate |
2015 |
| url |
https://pp.isofts.kiev.ua/index.php/ojs1/article/view/6 |
| work_keys_str_mv |
AT maksimeyiv programmnotehnologičeskijkompleksimitacionnogomodelirovaniâveroâtnostnyhtehnologičeskihprocessov |
| first_indexed |
2025-07-17T09:47:09Z |
| last_indexed |
2025-07-17T09:47:09Z |
| _version_ |
1838409438054055936 |
| fulltext |
Среды и инструментальные средства программирования
© И.В. Максимей, В.Д. Левчук, Е.О. Попова, А.М. Поташенко, 2003
ISSN 1727-4907. Проблемы программирования. 2003. № 1 49
УДК 681.3
И.В. Максимей, В.Д. Левчук, Е.О. Попова, А.М. Поташенко
ПРОГРАММНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЕРОЯТНОСТНЫХ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
На основе анализа особенностей технологических процессов производства с пе-
ременной структурой определены требования к средствам автоматизации их проект-
ного моделирования. Излагается состав и структура программно-технологического
комплекса исследования технологических процессов производства. Сформулированы
базовые принципы формализации и имитационного моделирования. Определены осо-
бенности технологии использования комплекса при решении проектных задач.
Введение
Компьютерному моделированию
технологических процессов производ-
ства (ТПП) уделяется много внимания
исследователей и технологов [1, 2].
Созданы специальные расчетные про-
граммы и методики их использования
[1]. Однако в случаях, когда ТПП име-
ют вероятностную природу и перемен-
ную структуру существующие средства
автоматизации компьютерного модели-
рования не обладают необходимым
уровнем технологии исследований и
проектного моделирования. Ограниче-
ния, накладываемые на применение
математических моделей, зачастую не
выполняются, необходим высокий уро-
вень детализации ТПП, что неизбежно
приводит к их имитации. Наличие же в
составе ТПП технологических опера-
ций ( iTXO ) вероятностных переменных
требует использования метода Монте-
Карло [3], который весьма ресурсое-
мок, и поэтому возникает проблема
экономии ресурсов ЭВМ при имитаци-
онных экспериментах (ИЭ). Таким об-
разом, несмотря на обилие систем мо-
делирования (СМ) на ЭВМ, актуальна
разработка экономичных специализи-
рованных программно-технологических
комплексов имитации (ПТКИ) произ-
водства. В данной статье рассматрива-
ются состав, структура и технология
использования ПТКИ, ориентирован-
ного на класс ТПП, обладающих сле-
дующими особенностями реализации
iTXO : во-первых, это ТПП, описывае-
мые сетевыми графиками выполнения
iTXO , когда параметры выполнения мик-
ротехнологических операций )( ijMTXO ,
входящих в состав iTXO , имеют веро-
ятностный характер, поэтому сам се-
тевой график реализации iTXO явля-
ется вероятностным; во-вторых, ТПП
состоит из множества { iTXO } и имеет
переменную структуру технологии
выполнения, также задаваемую гра-
фом, узлами которого являются iTXO
и операции изменения их состава и
структуры.
1. Особенности технологических
процессов производства с переменной
структурой
В первую группу особенностей
рассматриваемых типов ТПП входят:
использование для описания iTXO од-
ноуровневого вероятностного графа
( iGTXO ); вероятностный характер при-
менения ресурсов ТПП при выполне-
нии ( ijMTXO ); использование в составе
ресурсов, требуемых для реализации
ijMTXO , кроме времени ее выполнения,
еще таких характеристик, как количе-
ство материалов и комплектующих из-
делий; состав рабочей силы и оборудо-
вания; стоимость выполнения операций.
Вторую группу особенностей
ТПП составляют следующие. Во-
первых, наличие в графе GТПП, опи-
сывающего состав и структуру iTXO ,
специфичных ijMTXO , называемых
операциями «расщепления» ( )ijRACH и
Среды и инструментальные средства программирования
50
«объединения» ( )ijOBJE ветвей алго-
ритма GТПП. При этом структура и
состав ijMTXO в iGTXO фиксированы и
задаются в виде специальной техноло-
гической карты (ТК). Во-вторых, состав
коллективно используемых ресурсов
ТПП фиксирован максимальными ве-
личинами. При этом ТПП реализуется
на множестве узлов обработки { lУЗО },
представляющих собой рабочие места
с закрепленными за ними частями
оборудования ТПП и определенного
состава рабочей силы. В-третьих, опре-
делено такое понятие ТППh, как его
пропускная способность ( )hω , озна-
чающая количество обслуженных за-
просов при реализации ТППh. Парал-
лельные ветви GТППh реализуются на
одном и том же составе lУЗО , поэтому
возникает конкуренция lУЗО за захват
оборудования, материалов, рабочей си-
лы на время выполнения на нем соот-
ветствующих ijMTXO . В-четвертых, ка-
ждая ijhMTXO характеризуется векто-
ром запроса ресурсов ТППh, которые
могут быть как детерминированными,
так и вероятными.
2. Требования, предъявляемые к
средствам автоматизации проектного
моделирования технологических
процессов производства
Перечисленные особенности ТПП
при моделировании вариантов их ор-
ганизации требуют использования та-
ких средств имитационного моделиро-
вания, которые обладали бы следую-
щими возможностями.
Во-первых, позволяли бы в од-
ном тексте имитационной модели (ИМ)
ТПП сочетать процессный и транзакт-
ный способы имитации технологии
реализации ijMTXO . При этом одна
часть описания ИМ может быть декла-
ративной, а другая – предполагает ал-
горитмический способ описания ком-
понентов ТПП. Это требование озна-
чает, что в ИМ роль технологической
карты изделия ( kTK ) играет соответст-
вующий транзакт k-го типа ( kTR ), а уз-
лами обработки изделий являются
процессы со сложными алгоритмами
обслуживания kTR .
Во-вторых, у средств программи-
рования ИМ ТПП должны быть воз-
можности описания параллельных вет-
вей ТПП с операторами «расщепле-
ния» и «объединения» iTXO . Для этого
необходимо создание новых транзак-
тов (расщеплений ветвей iTXO ) и
уничтожение лишних (при объедине-
нии ветвей в одну базовую iTXO ). Та-
ким образом, управляющая программа
моделирования (УПМ) системы моде-
лирования (СМ) должна обеспечивать
многокальную обработку информации,
относящейся к составу и структуре
ijMTXO . Для этого в специализирован-
ной СМ необходимо предусмотреть
следующее: наличие широкого спектра
механизмов обслуживания очередей
транзактов; многоканальный характер
обработки kTR , находящихся на раз-
ных стадиях их обслуживания; наличие
механизмов прерывания выполнения
алгоритмов процесса и определения
условий воздействия на процессы для
организации прерываний обслужива-
ния этих транзактов.
В-третьих, параметрическое опи-
сание характеристик ресурсов, исполь-
зуемых iTXO и ijMTXO . СМ должна по-
зволять оперативным образом созда-
вать копии компонентов с однотипны-
ми алгоритмами, корректировать мо-
дельную информацию, устанавливать
наблюдателей для сбора статистики,
организовывать управляющие связи
компонентов ИМ, обеспечивать син-
хронизацию параллельных ветвей
{ iTXO } с помощью семафорной техни-
ки. Для отображения конкуренции kTR
ресурса ТППh необходимо СМ обеспе-
чить возможностью создания и унич-
тожения kTR в любом месте «расщеп-
ления» и «объединения» ветвей и гра-
ниц iTXO , а также установки соответ-
ствующих управляющих сигналов.
Среды и инструментальные средства программирования
51
Анализ технологических воз-
можностей существующих средств ав-
томатизации имитационного экспери-
мента (ИЭ), доступных широкому
пользователю [4], позволил установить,
что наиболее подходящим инструмен-
тальным средством имитации ТППh яв-
ляется СМ MICIC [5]. Это определило
выбор СМ MICIC [5] в качестве базо-
вой компоненты программно-техноло-
гического комплекса исследования
технологических процессов производ-
ства (ПТКИ ТПП).
3. Состав и структура программно-
технгологического комплекса
исследования ТПП
Структурно ПТКИ ТПП состоит
из следующих компонентов:
— система моделирования MICIC
со своей технологической оболочкой ор-
ганизации ИЭ, адаптированной к среде
ОС Windows любых модификаций;
— библиотека подпрограмм тех-
нологического обеспечения ИЭ с моде-
лями ТППh ( TECNOLLIB. );
— библиотека процедур испы-
тания и исследования свойств ИМ
ТПП ( ISPMODLIB. );
— библиотека процедур инфор-
мационного обеспечения и реализации
интерфейсов с подпрограммами обра-
ботки данных ИЭ ( INFORMLIB. );
— библиотека процедур анализа
данных и принятия решений на основе
классических критериев в условиях не-
определенности и риска ( RESHENLIB. );
— библиотека имитационных и
аналитических подмоделей техноло-
гических операций и процессов
( IMITATLIB. );
— библиотека генераторов
псевдослучайных чисел имитации
воздействия внешней среды на ТППh
( GENERTLIB. );
— единая информационная база
данных (ИБД) комплекса;
— пакет программ статистиче-
ской обработки и анализа данных ИЭ
( STATISTIKA [6]).
СМ MICIC обладает адаптиро-
ванным к данной предметной области
языком описания состава (ЯОСС) и
структуры ИМ ТПП, задания исходной
информации и планирования серии
ИЭ при исследовании вариантов орга-
низации ТПП. Из перечисленного со-
става компонентов ПТКИ ТПП в диа-
логовом режиме CM MICIC формирует
рабочую версию варианта ИМ ТПП и
каталогизирует ее для дальнейшего ис-
пользования в ..IMITATLIB Для удобст-
ва работы с моделью ТПП специали-
стов по исследованию и проектирова-
нию ТПП диалог с моделью и резуль-
таты имитации выдаются в понятных
им терминах и определениях. Диалог
достигается с помощью одной из под-
программ из TECNOLLIB. .
В состав TECNOLLIB. входят еще
подпрограммы:
— задания начальных условий
имитации ТПП ( ZAPITKПП. );
— установки и модификации па-
раметров ijMTXO и iTXO ( MODIFIПП. );
— установки и модификации
начальных значений ресурсов ТПП
( NACHALПП. );
— установки и модификации
состава статистик и откликов ИМ ТПП
( OTKLIKПП. ).
Библиотека ISMODLIB. содержит
следующие процедуры испытания и
исследования свойств моделей ТПП:
— оценка точности моделирова-
ния ТПП (TOCHNS );
— верификация ИМ ТПП
(VERIFI );
— оценка чувствительности от-
кликов к изменениям параметров ИМ
ТПП под реальные условия (CALIBR );
— проверка адекватности ИМ
реальному ТПП ( ADEKVA);
— определение рабочей области
изменения параметров исследования
(RABOBL );
— установки условий заверше-
ния имитации (ULLZAV ).
Все эти процедуры представляют
собой конкретную реализацию под
данную предметную область общей ме-
тодики испытания и исследования
свойств ИМ, предложенную в [4].
Библиотека INFORMLIB. органи-
зует все интерфейсы между подсисте-
Среды и инструментальные средства программирования
52
мами ПТКИ и пакетом статистической
обработки и анализа данных ИЭ
( STATISTIKA [6]). Совместное использо-
вание библиотек RESHENLIB. и пакета
прикладных программ STATISTIKA по-
зволяет спланировать ИЭ, обработать
результаты и принять решения соглас-
но таким классическим критериям
принятия решений, как критерии
Вальда, Максвелла, Севиджа [5]. Биб-
лиотека генераторов внешней среды
( GENERTLIB. ) обладает стандартным на-
бором законов распределений псевдо-
случайных чисел. Каждый из этих гене-
раторов представляет собой процедуру,
формирующую структуру транзактов
kTR и моделирующую выполнение тех-
нологических карт описания GTПП .
Библиотека имитационных и
аналитических подмоделей технологи-
ческих операций и процессов
( IMITALIB. ) включает «заготовки» под-
моделей, из которых конструируется
очередная структура ИМ ТПП или вы-
бирается типовая структура JGTXO
для задания очередных значений па-
раметров ijMTXO . В качестве среды
имитации GTПП или JGTXO использу-
ется технологическая оболочка CM
MICIC. Квазипараллельное взаимодей-
ствие транзактов и процессов моделей
ТПП реализуется УПМ CM MICIC.
Информационное взаимодействие под-
систем компонентов моделей GTПП и
JGTXO осуществляется с помощью
ИБД комплекса.
4. Принципы формального
представления ТПП
При описании ТПП необходимо
отразить следующие аспекты динамики
реализации iTXO :
— взаимосвязь разных цепочек
реализации iTXO и различия в структу-
рах вхождения в iTXO последователь-
ностей { ijMTXO };
— ограниченный состав и спе-
циализацию ijMTXO по узлам обработ-
ки (УЗОk) этих операций;
— требуемое ресурсное обеспе-
чение каждого УЗОk для реализации
k-й группы { ijkMTXO };
— состав и структуру располо-
жения в ТППh операций «расщепле-
ния» ijRACH и «объединения» ijOBIE
изделий, обрабатываемых в ходе реа-
лизации ТППh.
Для реализации ТППh использу-
ется иерархическое представление
iTXO , транзактный способ передачи
информации о составе iTXO и описание
алгоритмов ветвей iTXO с помощью
процессов, которыми можно управлять
последовательностью сигналов «от-
крыть», «закрыть», «прервать» выпол-
нение алгоритма процесса в среде СМ
MICIC [5]. Алгоритмы обработки l -го
изделия ( lIZDEL ) в ТППh определяются
технологической картой ( lTXK ), которая
формируется до начала стадии имита-
ции ТППh и записывается в «теле»
транзакта lTR . Кроме того, в «теле» lTR
накапливается также статистика ис-
пользования изделием ( lIZDEL ) множе-
ства {УЗРk} за время жизни транзакта в
ТППh ( жткlhT ). Все «тела» lTR распола-
гаются в ИБД ПТКИ ТПП в областях с
установленными заранее адресами lQ .
Поэтому в ИМ ТПП от одной очереди к
другой движется только заголовок lTR ,
состоящий из «триады»: идентификатор
транзакта ( l ), его приоритет ( lπ ) и ад-
рес «тела» lTR ( lQ ). Маршрут движения
этой «триады» ( l , lπ , lQ ) заранее за-
программирован в lTXИ .
Введены также понятия о сле-
дующих состояниях lTR : нахождение
lTR в очереди к УЗОk (C lk1 ); обработка
изделия с помощью ijMTXO в l -м тех-
нологическом узле (C zlk ); выделение из
lTR на узле k параллельной ветви
(C lk3 ), при этом отображается опера-
ция «расщепления» iTXO ; объединение
основного lTR с дополнительным mTR
Среды и инструментальные средства программирования
53
(C lk4 ); «объединение» ветвей ТППh с
помощью lTXИ отображает различные
состояния обработки изделия. Каждо-
му состоянию lTR соответствует свой
УЗОk. Граф ( lGRMI ) возможных мар-
шрутов движения lTR определяет алго-
ритм lTXИ , который может быть де-
терминированным (порядок смены
УЗО k неизменный), вероятностным
(задаются матрицами вероятностей ис-
пользования УЗО 1+k после выполнения
УЗР k || 1+kkP ||) и смешанным.
Кроме описания технологии об-
работки l -го изделия в ТППh, задавае-
мого с помощью lTXK , в ИМ ТПП не-
обходимо отобразить динамику ис-
пользования УЗОk при реализации по-
следовательности { iTXO } с учетом по-
явления в этой последовательности
операций «расщепления» и «объедине-
ния» ветвей ТППh. Для этого применя-
ется механизм формирования из lTR
копий управляющих транзактов
( lkUTRI ). При появлении в графе
iGTXO ijMTXO , требующих смены
УЗО k на УЗО 1+k , из lTR рождается но-
вый управляющий транзакт ( 1+lkUTRI ),
который поступает в очередь к УЗО 1+k
и существует в модели до завершения
его обслуживания устройством УЗО 1+k .
Таким образом, любое завершение об-
служивания на УЗО 1+k формирует пе-
реход lTR в новое состояние. Сами же
операции обработки изделий реализу-
ются во время обслуживания lkUTRI
алгоритмом процесса УЗОk.
Поскольку УЗОk является базо-
вым компонентом ИМ, то он парамет-
ризован и специализируется на обслу-
живании определенных групп ijMTXO .
Особенностями алгоритма функциони-
рования процессов УЗОk являются: вы-
бор очередного lkUTRI из общей оче-
реди согласно приоритетам ( lπ ); фор-
мирование списка требуемых ресурсов
каждого типа для выполнения ijMTXO
( hkRES ; KHh ,1= ); формирование спи-
ска требуемого состава оборудования
каждого типа для выполнения ijMTXO
(ОВ kmk Mm ,1, = ); определение затрат
времени на реализацию ijMTXO ( ijkτ ).
Собственно реализация алгоритмов
УЗО k начинается только после "захва-
та" требуемого состава ресурсов
{RES hk } и оборудования {ОВmk }. Ими-
тация выполнения ijMTXO на УЗО k
сводится к временной задержке на
УЗО k управляющего транзакта lkUTRI
на время ijkτ . Далее в моменты активи-
зации k -го устройства ( ijkij tt τ+= 0 ,
здесь 0t – модельное время) реализу-
ется следующая последовательность
действий: освобождение «захвачен-
ных» ресурсов и оборудования ТПП и
формирование управляющих сигналов,
поступающих на соответствующие
устройства-имитаторы выполнения
технологических операций, являющих-
ся узлами iGTXO ( ijMTXO ). Завершает-
ся операция обслуживания УЗО k вы-
бором из входной очереди следующего
1+lkUTRI и весь цикл обслуживания уже
нового управляющего транзакта повто-
ряется аналогично обслуживанию пре-
дыдущего lkUTRI .
Различаем три типа REShk: ресур-
сы, находящиеся в монопольном рас-
поряжении УЗО k во время выполне-
ния ijMTXO ; одновременно используе-
мые ресурсы нескольких УЗО k и затем
возвращаемые по окончании выполне-
ния ijMTXO ; ресурсы, безвозмездно
расходуемые на реализацию каждой
ijMTXO . К первому типу REShk относят-
ся исполнители ( ijISPO ), технологиче-
ская оснастка рабочих узлов ( ijOSNA ),
стационарное оборудование ( ijSTOB ).
Второй тип ресурсов составляют сред-
ства информационного обеспечения
Среды и инструментальные средства программирования
54
( ijINFO ). К третьему относятся мате-
риалы, комплектующие изделия ( ijmt ),
энергетические затраты ( ijEN ), стои-
мость выполнения ijMTXO (СТ ij ). В
общем случае каждый ресурс характе-
ризуется вектором параметров, коли-
чество и тип которых могут быть раз-
личными, и задается при описании
ijMTXO .
Язык описания kТКИ ориентиро-
ван на верхний уровень представления
ТПП h с помощью графа hGTПП . Связи
между узлами hGTПП детерминирова-
ны. Вероятностными могут быть только
параметры расхода ресурсов ТПП h
при реализации ijMTXO ( ,,, ijijij ISmtОВ
ijijST τ, ), для задания которых необхо-
димо знать вид и параметры соответст-
вующих функций распределения.
Вторым уровнем описания ТПП
является представление динамики реа-
лизации iTXO либо с помощью после-
довательности { ijMTXO }, либо с помо-
щью графов iGTXO . Описание iTXO с
помощью iGTXO имеет следующие
особенности. Одноуровневый вероят-
ностный сетевой график с вероятност-
ным характером использования ресур-
сов предполагает полумарковское раз-
витие процесса их расхода. Кроме па-
раметра время выполнения операции
ijτ в качестве аналогичного расхода
можно рассматривать и другие ресур-
сы, такие, как стоимость операции
( ijСТ ) и затраты материалов, комплек-
тующих изделий ( ijmt ). По этим трем
типам ресурсов сетевого графика iTXO
возможен поиск критического пути
при вероятностном характере исполь-
зования ресурсов ТПП h для выполне-
ния операций ijMTXO .
Полумарковский характер разви-
тия процесса следования друг за дру-
гом последовательностей { ijMTXO } ог-
раничивается одним условием: в лю-
бом состоянии сетевого графика необ-
ходимо предусмотреть приход хотя бы
одной детерминированной ijMTXO . Та-
ким образом, из любого сетевого гра-
фика состояния, отображающего алго-
ритм обработки изделий в iGTXO ,
должны исходить как минимум одна
детерминированная ijMTXO и любое
количество «кустов» ijMTXO с задан-
ными векторами вероятностей выпол-
нения последующих ijMTXO .
Итак, в ПТКИ ТПП реализован
двухуровневый характер имитации
ТПП h : на нижнем уровне с помощью
вероятностного графа представления
технологических операций iGTXO опи-
сана технология реализации iTXO , а на
верхнем – отображаются в GTПП де-
терминированные алгоритмы следова-
ния iTXO и специальные операции из-
менения структуры ТПП «расщепле-
ния» и «объединения» последователь-
ностей iTXO .
5. Особенности технологии
использования ПТКИ ТПП
Нижний уровень описания ТПП
с помощью iGTXO используется при
проектном моделировании состава и
структуры iTXO . Верхний уровень опи-
сания ТПП с помощью GTПП позволя-
ет исследовать на ИМ ТПП различные
варианты организации ТПП. Рассмот-
рим особенности технологии использо-
вания ПТКИ ТПП при выборе рацио-
нальной структуры технологических
операций.
В графе iGTXO предполагается
полумарковский процесс следования
ijMTXO . В качестве исходной инфор-
мации задается:
— матрица вероятностей следо-
вания друг за другом ijMTXO (|| ijfP ||);
— матрицы условных распреде-
лений ресурсов ТПП времени, стоимо-
сти, комплектующих изделий и мате-
риалов: ( ) ( ) ( )( );,, ijfiijfiijfi mtHСТФF τ
Среды и инструментальные средства программирования
55
— идентификатор той ijMTXO ,
с которой начинается реализация по-
следовательности микротехнологичес-
ких операций ( ij0 ) и количество эле-
ментов последовательности { ijMTXO }
in0 в iTXO .
Вероятностный характер выбора
ijMTXO и значений требуемых ресур-
сов приводит к необходимости исполь-
зования метода Монте-Карло при рас-
чете параметров сетевого графика,
отображающего алгоритм реализации
iTXO . В итоге вероятностный iGTXO
представляется последовательностью
детерминированных сетевых графиков
объемом N , параметры которых опре-
деляются по стандартным методикам
(здесь N – количество реализаций
iGTXO по методу Монте-Карло). Таким
образом, автоматически формируются
выборки объемом N всех параметров
сетевого графика [3], по которым за-
тем вычисляются их математические
ожидания и дисперсии. Далее опреде-
ляются критические значения времени
выполнения, стоимости и затрат мате-
риалов на реализацию iTXO , представ-
ленную вероятностным графом iGTXO ,
которые также имеют вероятностный
характер. Для остальных же видов ре-
сурсов в каждой реализации iGTXO
определяются их максимальные значе-
ния, требуемые при выполнении всех
ijMTXO . Затем определяются макси-
мальные значения этих ресурсов во
всех реализациях, которые и будут не-
обходимыми требованиями к составу
ресурсов ТПП при имитации развития
iGTXO . После нахождения критическо-
го пути по любой из переменных
( ijij mt,τ и ijCT ) осуществляется имита-
ция на сетевом графике уже с детер-
минированными переходами и факти-
ческими значениями параметров
ijMTXO при «захватах» и «освобожде-
ниях» соответствующих ресурсов ТПП.
Верхний уровень описания ТПП
предполагает, что все iTXO уже спроек-
тированы и для их выполнения заранее
задан: состав исполнителей { kSP0 } как
по количеству, так и по квалифициро-
ванному составу; список распределяе-
мого оборудования ТПП ( hОВ0 ); средст-
ва информационного обеспечения
( 0SRIN ); общее количество материалов
и комплектующих изделий ( lmt0 ); со-
став узлов обработки изделий, на кото-
рых реализуются ijMTXO (УЗО k ).
Целью исследования является
определение пропускной способности
вариантов ТПП и рациональных расхо-
дов ресурсов ТПП на реализацию
hGTППW . Для этой цели определяются
методом Монте-Карло математические
ожидания и дисперсии времени жизни
транзактов ( ЖTRKhMT , ЖТRКhДТ ) k -го
типа при имитации ТПП h . Множества
статистик ( ЖTRKhMT и ЖТRКhДТ ) опре-
деляют качество обработки изделий
запланированным составом { iTXO } при
заданных ресурсах ТПП h и структуре
рабочих площадей предприятия:
W h = ∑
k
/1 ЖTRKhMT .
В качестве статистик использо-
вания рабочих площадей предприятия
применяются: множество коэффици-
ентов загрузки узлов обработки
{ УЗОlη }, длин очередей и времен ожи-
дания управляющих транзактов в оче-
редях к УЗО l ( ОЧУЗОll и ОЧУЗОlt ); мно-
жество коэффициентов использования
оборудования, комплектующих изде-
лий и состава исполнителей { ОВКη ,
mtlη и ISrη }. Качество реализации тех-
нологических операций определяется
следующим набором статистик моде-
лирования: коэффициенты использо-
вания технологических операций
{ тхоjhη } и времена ожидания hTR в
очередях ihhMTXO ( ОЧТОijht ).
По этим статистикам по оконча-
нии h -го варианта организации iTXO
на предприятии формируется вектор
Среды и инструментальные средства программирования
56
отклика hΥ , компонентами которого
являются множества интегральных ха-
рактеристик использования рабочих
площадей { УЗОfhη }, ресурсов ТПП h
({ ОВЛhη },{ mtlhη },{ iSrhη }), технологичес-
ких операций { ТХОihη }, микротехноло-
гических операций { МТХОihη }, качество
обслуживания запросов на обработку
изделий { ЖTRKhT }. Для последней груп-
пы откликов требуется минимизация
их значений, в то время как для ос-
тальных необходимо стремиться к мак-
симизации их значений. Поэтому для
приведения всех компонентов к одному
типу вместо ЖTRKhT в качестве откли-
ков используются обратные величины.
Вторым шагом преобразования этой
части компонент вектора откликов яв-
ляется операция приведения их к од-
ному масштабу изменения (на интерва-
ле [0,1]). Для этого проводится норми-
ровка обратных величин ЖTRKhT мак-
симальной величиной (maxkh ЖTRKhT/ ).
Далее ставится задача поиска такого
состава ресурсов ТПП h , который
обеспечивал бы максимальное значе-
ние компонент вектора hΥ .
1. Гулятев А.К. MATLAB.5.2 – Имитационное
моделирование в среде Windows: Практ. по-
собие. – С.—Пб.: КОРОНА принт, 1999. –
288 с.
2. Основы имитационного и статистического
моделирования: Учеб. пособие / Ю.С. Ха-
рин, В.И. Малюгин, В.П. Кирилица и др. –
Мн.: Дизайн ПРО. 1997. – 288 с.
3. Максимей И.В., Серегина В.С. Задачи и мо-
дели исследований операций. Ч.2: Методы
нелинейного и стохастического программи-
рования: Учеб. пособие. – Гомель: БелГУТ,
1999. – 103 с.
4. Максимей И.В. Имитационное моделирование
на ЭВМ. – М.: Радио и связь, 1988. – 232 с.
5. Задачи и модели исследования операций.
Ч.3: Технология имитации на ЭВМ и приня-
тие решений: Учеб. пособие / И.В. Макси-
мей, В.Д. Левчук, С.П. Жогаль и др. – Го-
мель: БелГУТ, 1999. – 150 с.
6. Айвазян С.А. Программное обеспечение
ПЭВМ по статистическому анализу данных //
Заводская лаборатория. – 1991. – № 1. –
С. 54—58.
Получено 25.05.02
Об авторах
Максимей Иван Васильевич,
доктор технических наук, профессор
кафедры МПУ ГГУ им. Ф. Скорины
Левчук Виктор Дмитриевич,
кандидат технических наук, доцент
кафедры МПУ ГГУ им. Ф. Скорины
Попова Елена Олеговна,
аспирант ГГУ им. Ф. Скорины
Поташенко Александр Михайлович,
ассистент кафедры АСОИТ ГГУ им.
Ф. Скорины
Место работы авторов:
Гомельский государственный университет им.
Ф. Скорины, Беларусь
Тел.: (0232) 56 4237
|