CC BY
45
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
УДК 004.3
В.А. Ушаков, В.С. Дрогайцев
ФОРМАЛЬНЫЙ ПОДХОД К ПОСТРОЕНИЮ НА ЗНАНИЯХ
СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ И РАЗВИТИЕМ ПРЕДПРИЯТИЙ
Рассматривается возможный подход к структурной организации систем, основанных на знаниях, для ситуационного управления производственной деятельностью и развитием промышленных
предприятий.
V.A. Ushakov, V.S. Drogaitsev
THE FORMALIZED APPROACH TO CONSTRUCTION ON KNOWLEDGE OF CONTROL SYSTEMS OF PRODUCTION ACTIVITY AND ENTERPRISES
DEVELOPMENT
The possible approach to the structural organization of the systems based on knowledge, for situational management of production activity of the industrial enterprises is examined in this paper.
В настоящее время установилась тенденция роста потребности эффективного использования информационных технологий в процессах управления производственной деятельностью предприятий и процессами проектирования сложной конкурентоспособной продукции с учётом условий и требований всех фаз жизненного цикла образцов изделий, методы и средства обеспечения которых закладываются, главным образом, на стадии проектирования образцов изделий.
Для решения данной проблемы актуальными являются задачи разработки методов и средств анализа и оценки конъюнктуры рынков заказа, потребления и повышения конкурентоспособности создаваемых и серийно выпускаемых образцов изделий, снижения финансовых затрат, сокращения временных циклов проектирования, серийного освоения производства и заданных видов работ в условиях эксплуатации образцов изделий заданного класса, введения принципиально новых способов и средств обеспечения всех фаз жизненного цикла изделий, достижения плановых объёмов прибыли и темпов развития предприятия. Повышенный интерес к приведённым выше задачам обусловливает необходимость комплексного управления производственной деятельностью и развитием предприятия, потребность разработки принципов, моделей, методов и алгоритмов предприятия, методов и средств целевого построения интеллектуальных систем обеспечения ситуационного управления деятельностью
предприятия и процессами проектирования образцов изделий, формальных подходов к целевому комплексированию и оснащению основных видов производств предприятия экспертными информационно-исполнительными и управляющими комплексами (ЭИИУК) и автоматизированными рабочими местами (АРМ), информационно и процедурно адаптированными с системами ERP и PDM.
В работе проблема ситуационного управления деятельностью предприятия и процессами проектирования конкурентоспособной продукции рассматривается на примере предприятия-разработчика класса бортовых систем управления силовыми установками летательных аппаратов, представленного подструктурой проектирования образцов изделий и подструктурой производства опытных и серийных образцов, именуемых далее объектами управления.
В рассматриваемой постановке проблема ситуационного управления решается в рамках задач виртуального предприятия, структура которого определяется составом «заказчик-предприятие-разработчик-предприятие-изготовитель-потребитель».
Рассматриваемые объекты управления характеризуются особенностями: высокая размерность, априорная неопределённость и изменчивость параметров и поведения, большая инерционность.
Образцы изделий заданного класса, определяющие стратегию ситуационного управления деятельностью предприятия, относятся к категории динамических, цифроаналоговых прецизионных, имеют многоканальную, многоконтурную,
многопараметрическую структуру и обладают функциями полной ответственности.
В данной постановке методика построения системы ситуационного управления деятельностью и развитием предприятия определяется тремя разделами: формирование частных и конечных целей, достигаемых в рамках предметной области, обоснование видов моделей описания заданных подструктур предприятия, образцов изделий, средств понижения размерности моделей и критериев оценки степени соответствия процессов функционирования подструктур требованиям календарного расписания; построение автономных интеллектуальных систем поддержки процессов достижения поставленных целей и синтез структуры и состава элементов нейросети системы.
Актуальность создания систем на основе знаний определяется необходимостью решения совокупности взаимосвязанных задач:
- выявление на ранних этапах развития аномальных явлений («слабых мест») в производственной деятельности предприятия, их идентификация и распознавание причин;
- приоритетное ранжирование по технико-экономической значимости для предприятия альтернативных заказов на разработку новых и воспроизводство серийных образцов изделий, соответственно, направленное управление конъюнктурой рынков заказа и потребления;
- целенаправленное перераспределение по результатам установления слабых мест производственных, финансово-экономических, кадровых ресурсов предприятия в пределах сроков календарного расписания заданных видов работ с учётом принятых приоритетов;
- повышение конкурентоспособности изделий, сокращение временных циклов и снижение финансовых затрат на всех этапах жизненного цикла образцов за счёт использования интеллектуальных систем и экспертных информационно-управляющих комплексов их реализации, обеспечивающих повышение уровня наблюдаемости и управляемости процессов и своевременной идентификации негативных явлений в деятельности предприятия, в проектируемых и воспроизводимых образцах изделий;
- обоснование по результатам анализа деятельности предприятия и процессов проектирования и воспроизводства изделий корректирующих мер по развитию научнотехнического потенциала, производственных и кадровых ресурсов с учётом намерений, возможностей и действий конкурирующих фирм и тенденций совершенствования аналогов изделий на мировом рынке.
Исходными составляющими (данных и знаний) процесса управления деятельностью предприятия являются: структурная организация подразделений
предприятия и функциональные отношения между ними, перечень потенциальных заказов на разработку новых и воспроизводство серийных образцов изделий, календарные расписания (планы) на разработку новых и воспроизводство серийных образцов изделий, этапы проектирования и производства образцов изделий, кадровый (людской) потенциал и производственные ресурсы предприятия, технические задания и техническая документация на образцы изделия, структура производственных отношений между производством проектирования и опытным производством, объёмы финансирования и сроки исполнения потенциальных заказов.
В данном случае на средства структурной организации системы и методику построения автономных интеллектуальных систем распространены условия:
- открытость структуры системы к развитию и модернизации в процессах адаптации к проблемным задачам ПО в режимах обучения и самообучения;
- соблюдение принципа единства методического, метрологического, программного обеспечений и аппаратных средств на всех уровнях структуры предприятия и фазах жизненного цикла образцов изделий заданного класса;
- совместимость программных продуктов системы с системами PDM и ERP;
- управляемость пользователем формализованных методов и алгоритмов достижения частных и конечных целей ПО в части достоверности принимаемых решений и формализуемых системой управлений;
- возможность использования средств интеллектуальных систем в процессах формирования отказоустойчивых алгоритмов функционирования образцов изделий в условиях нештатных ситуаций в их поведении;
- совместимость формальных механизмов принятия управленческих решений с механизмами обеспечения эксплуатации образцов изделий по техническому состоянию;
- удовлетворение требованиям централизованного и децентрализованного управления производственной деятельностью предприятия и функциональных подструктур (видов производств).
Предметная область ситуационного управления деятельностью предприятия и проектированием образцов изделий заданного класса описывается моделью вида кортежа составляющих
Мпо = < Моу ,Мш, Э, Р, Ф, П1, T, R, К, Н, П, IN, L, А, N, D, F > , (1)
где МОУ - модели описания объекта управления и образцов изделий; МП2 - модели описания проблемных задач ПО; Э - характерные особенности этапов проектирования и производства образцов изделий; Р - ранжированный перечень заказов, реализованных предприятием; Ф - перечень характерных факторов, отражающих требования всех фаз жизненного цикла образцов изделий класса; П2 - перечень частных и конечных целей, достаточных в рамках проблемных задач ПО; Т - перечень механизмов вывода и правил автономных интеллектуальных систем поддержки решений проблемных задач ПО; R -перечень базовых показателей производственных ресурсов предприятия; К - перечень критериев количественной и качественной оценки соответствия процессов функционирования предприятия и технических характеристик образцов изделий заданным требованиям; H - допустимый перечень аномальных состояний (нештатных ситуаций) в деятельности предприятия и поведении образцов изделий; П - допустимый перечень причин аномальных состояний; IN - перечень формальных процедур интерфейса пользователя; L - перечень путей нейтрализации аномальных состояний и развития предприятия; А - перечень формальных процедур, реализуемых экспертными информационно-испытательными и управляющими комплексами и средствами автоматизированных рабочих мест, определяющих функциональные возможности нейросетевой системы; N - перечень базовых элементов структуры модели нейросети
системы; О - перечень показателей директивных маршрутов обеспечения работ в данных производствах, отражающих содержание календарных расписаний (планов); Г - перечень финансово-экономических потоков в структуре объекта.
Технология управления деятельностью предприятия и развитием предприятия базируется на принципе информационно-аппаратной избыточности и чувствительности поведения предприятия и образцов изделий к аномальным ситуациям, вызванным внутренними и внешними воздействующими факторами. При этом, концепция управления представляет собой некоторую совокупность параллельно-последовательно протекающих процессов, определяемых этапами проектирования и производства, изменениями внешней среды, обусловленной структурной организацией рынков заказа и потребления, архитектурой функциональных подструктур (подразделений предприятия), методами и средствами анализа их состояния в реальном времени.
В работе стратегия ситуационного управления деятельностью предприятия определяется решением укрупнённых задач:
- описание моделями объекта управления и процессов, отражающих этапы проектирования, производства и эксплуатации изделий заданного класса;
- оценка конъюнктуры рынков заказа и потребления;
- прогнозирование возможного поведения объекта управления в условиях неопределённости производственных ситуаций (в том числе нештатных) и рыночных отношений;
- обоснование перечня значимых показателей и критериев количественной экспертной оценки степени соответствия режимов функционирования объекта (образца изделия) заданным требованиям;
- оценивание достаточности производственно-экономических, финансовых ресурсов и научно-технического потенциала обеспечения заданного перечня заказов;
- целевое комплексирование по модульному принципу экспертных информационно-испытательных и управляющих комплексов практической реализации алгоритмов функционирования
- обоснование методов, моделей и алгоритмов решения проблемных задач ПО;
- формирование управляющих решений по удержанию в заданных пределах требуемого уровня эффективности производственно-экономической деятельности и темпов развития предприятия;
- формирование управляющих решений, обоснование путей и средств их реализации по переводу предприятия из нештатных ситуаций в требуемые при заданных или ограниченных производственных ресурсах с минимальными потерями в прибыли;
- установление «узких мест», обоснование путей и средств, формирование рекомендаций по развитию производственных мощностей в условиях динамики рынков заказа и потребления и сохранения тенденции роста конкурентоспособности образцов изделий заданного класса.
Технико-экономическая целесообразность использования интеллектуальных систем в цепях обратной связи, контуров управления предопределяется факторами:
- потребность обоснованного выбора и реализации в реальном времени требуемых маршрутов активных действий, направленных на поиск путей стабилизации производственной деятельности предприятия;
- необходимость мотивации постановки новых целей в управлении деятельностью и развитием предприятия, обусловленных изменениями конъюнктуры рынков заказа и потребления, намерениями, возможностями и действиями конкурирующих фирм;
- потребность широкого использования ИПИ-технологий на всех фазах жизненного цикла образцов изделий заданного класса;
- целесообразность создания образцов данного класса на основе знаний;
- технико-экономическая целесообразность учёта в процессах управления большого количества разнородных факторов и субъективного их характера;
- дефицит и неопределённость информации о динамике внешней среды и внешнего мира, оказывающих негативное влияние на процессы проектирования и производства образцов изделий.
Для описания образцов изделий данного класса в проблемных задачах, связанных с оценкой степени совершенства проектных решений, соответствия технических характеристик требованиям ТЗ и ТУ и подтверждения показателей качества и надёжности, используется модель вида дифференциальных и алгебраических уравнений. Этот вид модели используется, главным образом, на ранней стадии проектирования образца изделия, в процессах планирования испытаний, анализа законов функционирования и технических характеристик образца и в процедурах понижения размерности структуры модели путём её декомпозиции.
В качестве основного вида модели принят направленный логический полихроматический граф [1] в котором каждая вершина и ребро могут быть окрашены одновременно в несколько цветов, что позволяет описывать и обрабатывать заданное подмножество свойств многофункциональных составных компонентов и связей в структуре описываемого объекта управления или образца изделия. При этом цвет отнесён к категории свойств модулей и функциональных подструктур, для которых используется единое понятие - контур. В структурном плане данный вид модели имеет вид
ПО = (,(,((5),Г(Е),[ВХЕШ [ВХ((Е)], 0) , (2)
где В - конечное подмножество вершин, отождествляемое с элементами декомпозиции модели объекта; Е - конечное подмножество рёбер (дуг), отождествляемое с элементами информационных путей в структуре модели от входа к выходу; ((В) - подмножество контуров (цветов, раскрасок) заданных вершин, отражающих их свойства; Г(Е) -подмножество контуров заданных рёбер, отражающих характерные особенности и свойства связей (информационных путей); Вх((В) - булева матрица контуров, определяющая раскраску задействованных вершин структуры модели; Ех((Е) - булева матрица контуров, определяющая раскраску задействованных рёбер графа; 0 = 1, п - перечень условий и ограничений на логику взаимосвязей элементов информационных путей и функций элементов декомпозиции структуры моделей объекта.
Выбор данного вида модели обусловлен рядом положительных качеств: возможность совмещения в рамках единой структуры структурно-конструктивной функциональной, стоимостной и временной модели описания подструктур предприятия и образцов изделий; модели соответствующих подструктур и образцов изделий строятся по данным, представленным структурной организацией функциональных подразделений предприятия и технической документацией на образец изделия с учётом априорных данных и знаний, соответственно, могут быть достигнуты при построении с требуемой полнотой описания и адекватности модели объекту или процессу; разрешается задача построения многоуровневой структуры объекта; структура модели обладает наглядностью, формальные процедуры понижения её размерности и анализа состояний объекта поддаются машинизации.
Применительно к принятой стратегии управления деятельностью предприятия задача декомпозиции исходной структуры модели регламентируется результатами приоритетного ранжирования заказов; фактическими возможностями научнотехнического и производственного потенциала предприятия и результатами его распределения; структурной организацией и содержанием календарного расписания выполнения работ предприятием и формами отчётности. Задача эта решается с учётом минимизации взаимовлияния подзадач управления функциональными подструктурами объекта и организации согласованных взаимодействий управления в рамках виртуального предприятия. При этом, в качестве базового элемента декомпозиции принят проект нового или воспроизводимый образец изделия, структура модели которого представляется соответствующей иерархией составных элементов декомпозиции. Механизм выявления
информационно и функционально значимых элементов декомпозиции рассмотрен в работе [2].
В рамках проблемных задач данной предметной области возможный вариант нештатных ситуаций и их причин, дестабилизирующих производственную деятельность предприятия, определяется понятиями:
1. В объёме задач подструктуры проектирования новых образцов изделий:
несоответствие технических характеристик образца изделия и его составных компонентов требованиям ТЗ и ТУ; низкий уровень аппаратных, алгоритмических и программных решений образца изделия; несоответствие текущего финансово-экономического обеспечения плановым объёмам работ; низкий уровень организации выполнения работ и наличие элементов дезорганизации со стороны вышестоящих инстанций; несовершенство календарного расписания выполнения заданных объёмов работ; низкий уровень квалификации специалистов-разработчиков; несовершенство элементной базы и материалов; несогласованность сроков окончания видов работ, выполняемых различными подразделениями (творческими группами); требования показателей
конкурентоспособности образцов изделий превышают возможность разработчика; ошибки в результатах оценки конъюнктуры рынков заказа и потребления; дефицит в кадровых ресурсах, в объёмах и номенклатуре средств оснащения рабочих мест; несовершенство (ограниченность) ИПИ-технологий, используемых непосредственно в проектируемых образцах и в процессах проектирования; несоответствие сроков окончания планового перечня объёмов работ календарному расписанию.
2. В рамках подструктуры опытного производства экспериментальных, опытных и серийных образцов изделий заданного класса: несоответствие темпов производства срокам календарного расписания (плана); несоответствие состава и мощностей технологического оборудования установленным объёмам выпуска образцов продукции; несоответствие технических характеристик производственного оборудования требованиям технических условий на образцы изделий; выпуск некондиционных деталей, элементов конструкций, сборочных единиц и в целом образцов изделий; низкий уровень квалификации рабочих и руководящего персонала; несовершенство проектных решений образцов изделий; издержки в авторском сопровождении (надзоре) образцов изделий со стороны разработчика; низкий уровень адаптации между собой и к условиям производства ИПИ-технологий.
Приведённые положения и факторы входят в исходный состав данных и знаний, являются разрешимыми экспериментальным путём на стадии построения экспериментально-исследовательских вариантов интеллектуальных систем (этап обучения) и составляют исходную основу моделей и методов оценки степени соответствия производственной деятельности предприятия; обнаружения идентификации нештатных ситуаций в поведении предприятия и распознавания причин их появления.
В рассматриваемой постановке стратегия ситуационного управления деятельностью и развитием предприятия определяется содержанием баз данных и знаний интеллектуальных систем, включающих методы, модели и алгоритмы решения задач: синтез структуры и состава аппаратных элементов наблюдателя векторов состояния подпроизводств проектирования и векторов состояния образцов изделий; оценивание степени соответствия темпов проектирования и производства образцов изделий заданным календарным расширениям (планам); обнаружение, идентификация (диагностирование) нештатных ситуаций в поведении подструктур производства и образцов изделий; распознавание причин нештатных ситуаций и формирование механизмов правил и управляющих решений по стабилизации процессов функционирования предприятия.
В методическом обеспечении построения аппаратно-программных средств управления деятельностью предприятия показатели финансово-экономической составляющей деятельности предприятия, представляющие автономную проблему в формальных механизмах решения проблемных задач данной предметной области,
используются в качестве исходных данных и на них не распространяются формализованные процедуры ситуационного управления.
В качестве средств, регламентирующих формальные процедуры количественной оценки степени соответствия процессов проектирования и производства заданным показателям и технических характеристик образцов изделий требованиям ТЗ и ТУ, используются критерии:
1. Критерий обнаружения явных несоответствий (нештатных ситуаций) в образцах изделий заданного класса
КН =
о, пРиУ,тіп < У, < 4
Л
1 ПРи У, тіп > У, > У, т
где / =1,т - число координат вектора состояния; л^, ^=1,2,... - число элементарных экспериментов последовательности (тс^е П); Шу, 7 = 1, Р - число факторов внешней среды
или их сочетаний; Qh, й=1,2... - число допустимых нештатных ситуаций.
2. Критерий обнаружения скрытых (потенциальных) нештатных ситуаций в поведении объекта
Кч = кч =
,1 К П ,1 -
Г л Ч
У, т
- У.ч
, н
X
уч - У
1,н 1 ] тіп
А Уч
і тах
АУ.4 ■
7 тіп
/2 >
}{л },{2*} , (4)
где АУ1д = {тах -У1 н|, |утЬ -У1 н} - граничные значения допусковой зоны 1-го параметра
(/ = 1, т); в - пороговый уровень деградации 1-го параметра при /^/ измерениях; У г -регистрируемый наблюдателем параметр состояния выхода; Шё, g -1, п - число факторов внешней среды.
3. Критерий обнаружения необратимых аномальных явлений (процессов)
К4 (г, Кг )
уДк, К,)- У0 (К, К)
1-1
+ 1
,=1
у2 К,Ясг)-У/■ К,ксг)
(5)
{№р1{пё },{еА},
где & = тШ {| ^ах {г, {сг ) - УН (Шн ) , (Шсг, ^сг ) - УнУ (Шн ) } - минимальная допусковая
зонау-го параметра; / = 1, £ - число измерений7-го параметра; а7 - допустимый пороговый уровень достаточного эффекта регулируемого 7-м параметром.
4. Критичный критерий эффективности функционирования предприятия (подструктуры), отрицающий суммарные потери [3]
N / ч
К ЯХК + Ъ(НХ,: + иТкКик) , (6)
К=1
где Н, 8 - симметричные неотрицательно определённые матрицы; К - симметричная положительно определённая матрица; N - число интервалов дискретизации. Критерий отражает составляющие отклонения сбытовой подструктуры предприятия. Каждой составляющей присваивается весовой коэффициент А/, набор которых отражает структуру предприятия лиц, принимающих управленческие решения.
Для приведения всех слагаемых в критерии к одной шкале используется стоимостная оценка каждого слагаемого. При этом элементы матриц К, Н, 8 служат
Л
Л
коэффициентами перевода в денежные единицы тех единиц, в которых измеряются соответствующие им переменные состояния и управления.
В состав критерия включены слагаемые:
- слагаемое максимизации конечного значения прибыли
- слагаемое, отражающее отклонение требований на поставку образцов изделий от заданных требований и условий, сложившихся в производстве
стороны заказчика на поставку образцов изделий.
Центральными звеньями в структуре аппаратных средств системы являются эталонные модели объекта управления и образцов изделий заданного класса, составляющие основу формальных процедур регламентирования ситуационного управления деятельностью предприятия, как средство процедурного и информационного обеспечения практической реализации формальных методов и алгоритмов решения проблемных задач ПО.
В методике построения эталонной модели объекта принята объектно-операционноориентированная концепция, базируемая на декларативно процедурных знаниях, в основу которых положены физические объекты, процессы, операции, методы и алгоритмы достижения частных и конечных целей, определяемых заданным перечнем проблемных задач предметной области.
Процессу построения эталонных моделей предшествует этап параметрической и структурной идентификации объекта и образцов изделий заданного перечня, на стадии которого в режиме обучения интеллектуальных систем устанавливаются закономерности процессов функционирования объекта (изделий), причинно-следственные связи между переменными соответствующих моделей и числовые значения характерных координат переменных в параметрическом пространстве.
Процесс структурной идентификации объекта управления базируется на методах и средствах декомпенсации структуры модели объекта и построения иерархической структуры глобальных и локальных контуров управления. При этом каждый глобальный контур включает в общем случае совокупность локальных контуров и строится применительно к базовому элементу декомпозиции структуры модели объекта, представленного проектом нового или воспроизводимого образца изделия.
В силу условий неопределённости трудно формализуемого описания непредвиденных, в том числе, нештатных ситуаций в поведении объекта и дефицита априорной информации, характеризующей деятельность предприятия, является обоснованным введение в цепь интеллектуальной обратной связи каждого контура, представленной наблюдателем, идентификатором, соответствующим набором автономных интеллектуальных систем, лица, принимающего решения (ЛИР), обеспечивающего диалоговый режим формирования управляющих решений.
Механизм управления синтезом эталонной модели объекта управления включает решение совокупности взаимосвязанных задач: оценка конъюнктуры рынков заказа и потребления и приоритетное ранжирование заказов, планируемых к реализации предприятием; обоснование видов, структуры производств и состава базовых операций (работ) обеспечения планируемых заказов; разработка директивных маршрутов технологических процессов проектирования и производства образцов изделий;
где XN - чистая конечная прибыль; М - плановая прибыль;
(8)
где Р1 - время оформления требований на производстве (например, неделя, месяц); а=(Р2Т)2 - квадрат удельного дохода от единицы изделия за период дискретизации Т; Р2 -цена единицы изделия (денежные единицы); XК - требования к производству (темп) со
распределение и оценка достаточности научно-технического потенциала и производственно-экономических ресурсов предприятия обеспечения заданного перечня заказов; обоснование допустимого подмножества нештатных ситуаций в поведении объекта: установление причинных связей между нештатными ситуациями, их причинами и компонентами векторов состояния объекта и внешней среды; составление календарного расписания обеспечения заданного перечня заказов.
Процесс синтеза структуры и состава компонентов эталонной модели объекта управления и согласования между её составными положениями содержит два укрупнённых этапа: первый этап связан с распределением научно-технического
потенциала и производственно-экономических ресурсов предприятия применительно к заданному перечню заказов с учётом их приоритета; на втором этапе составляется календарное расписание (план) выполнения плановых видов операций (объёмов работ), оценивается достаточность производственных ресурсов и выявляются слабые места в производственных возможностях предприятия, предопределяющих пути его развития.
Формальный механизм распределения и оценки достаточности научнотехнического потенциала и производственно-экономических ресурсов каждого проекта или воспроизводимого образца изделия, обладающих высшим приоритетом, регламентируется совокупностью ограничений баланса по времени использования, включаемых в подструктуру проектирования или производства, экспертных информационно-испытательных и управляющих комплексов, автоматизированных рабочих мест и производственного технологического оборудования.
Принятая концепция достижения целей предметной области базируется на реализации формализованных методов решения проблемных задач, информационнопроцедурная сущность которых состоит в направленном выборе и исполнении соответствующих маршрутов активных действий в регистрации протоколов наблюдения, в формировании на их основе векторов состояния объекта, внешней среды и принятии обоснованных решений по результатам анализа векторов состояния. При этом оценка уровня соответствия показателей производственной деятельности плановым и обнаружение факторов, дестабилизирующих процессы функционирования предприятия, обеспечиваются в результате многократного наблюдения и регистрации в пространственно-временном представлении компонентов полных векторов состояния объекта средствами адаптивного наблюдателя на заданном интервале времени. Здесь понятие адаптации наблюдателя состоит в добавлении или удалении факторов, представленных свойствами, параметрами и признаками, характеризующими текущую ситуационную обстановку, характерные ситуации предыстории и прогнозируемые ситуации в поведении предприятия в условиях наличия или отсутствия нештатных ситуаций.
В рассматриваемой постановке качество ситуационного управления деятельностью предприятия характеризуется величиной невязки, возрастание которой является следствием отклонения режимов функционирования предприятия от показателей, определяемых эталонной моделью, следствием изменяющихся условий воздействия на объект управления внешней среды и внешнего мира.
Сценарий управления на уровне каждого контура элемента декомпозиции функциональной подструктуры и объекта управления в целом предусматривает разбиение непрерывного времени на временные циклы наблюдения деятельностью tц, в течение которого управляемый показатель считается неизменным, а поведение объекта управления - неуправляемым (свободным) [4].
Переход к дискретному представлению времени, по соображениям использования цифровой техники для обработки информации, состоит в разбиении временного цикла tц на q шагов Д^ согласно зависимостям t=$tц+дД/ш, И=^Дш где И - время цикла И=[0^ц] -номер цикла, д=0, 1, 2, ., q-1 - номер шага в цикле.
Практическая реализация процедур адаптации наблюдателя, соответственно, и формирования полного вектора состояния объекта обеспечивается в результате выбора и исполнения соответствующих маршрутов активных действий средствами экспертных информационно-испытательных и управляющих комплексов и средствами автоматизированных рабочих мест, объединяемых локальной сетью в рамках структуры предприятия. Здесь под полным вектором состояния объекта, регистрируемым адаптивным наблюдателем в форме протокола наблюдения, принят комплексный (интегральный) вектор, включающий совокупность локальных векторов, характеризующих: внутренние параметры соответствующего образца изделия ({уа}е Уа); состояние выхода образца изделия ({у. }е У); состояние выхода соответствующей силовой установки (}еУ‘); состояние непосредственно объекта управления ({Угр}е Ур);
состояние внешней среды (мира) ({у/ }е У№); состояние процессов обеспечения
календарных сроков выполнения заданных видов и объёмов работ.
Как возможный вариант, базовый состав проблемных достижений, частных и конечных целей данной предметной области, поддерживаемых автономными интеллектуальными системами, определяется перечнем:
- приоритетное ранжирование заказов на разработку новых и воспроизводство серийных образцов изделий, реализуемых предприятием;
- распределение и оценка достаточности научно-технического потенциала и производственно-экономических ресурсов предприятия обеспечения заданного перечня заказов;
- составление директивных календарных расписаний (планов) обеспечения заданного перечня заказов на уровне подструктур проектирования и производства;
- структурная и параметрическая идентификация объекта управления и образцов изделий заданного перечня;
- обоснование критичных факторов внешней среды и режимов функционирования объекта, негативно влияющих на производственную деятельность предприятия и поведение образцов изделий;
- выявление причинно-следственных связей между переменными описаний состояния объекта и допустимым подмножеством нештатных ситуаций в поведении объекта и образцов изделий и агрегирование информационно-значимых параметров (признаков) оценивания степени соответствия производственной деятельности предприятия заданным требованиям и обнаружения допустимого подмножества нештатных ситуаций;
- идентификация (диагностирование) нештатных ситуаций в поведении объекта и образцов изделий;
- распознавание причин нештатных ситуаций и обоснование корректирующих мер по их нейтрализации и развитию производственных ресурсов предприятия;
- целевое комплексирование по модульному принципу экспертных информационно-испытательных и управляющих комплексов, используемых в структуре системы в качестве наблюдателей векторов состояния образцов изделий и элементов наблюдателя векторов состояния производственных подструктур проектирования и производства;
- синтез структуры распределения в подструктурах проектирования и производства экспертных информационно-испытательных и управляющих комплексов и автоматизированных рабочих мест, определяющих состав компонентов векторов состояния подструктур;
- синтез структуры и состава элементов модели нейросети системы;
- построение инженерных вариантов интеллектуальных систем ситуационного управления производственной деятельностью и развитием предприятия.
Наблюдаемый прогресс в области внедрения в производство информационных технологий и средств вычислительной техники разрешает проблему управления по состоянию производственной системы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Павлов В.В. Полихроматические графы и гиперграфы в структурном моделировании систем / В.В. Павлов // Техника, экономика. Сер. Автоматизация проектирования. 1995. Вып. 3-4. С. 30-35.
2. Условия ситуационного управления деятельностью и развитием предприятия / В.А. Ушаков, Е.И. Резник, М.В. Якушев, С.В. Козлов // Информационные технологии в проектировании и производстве. 2004. № 3. С. 3-13.
3. Ширяев В.И. Теория и алгоритмы для идентификации, адаптации и управления фирмой в условиях изменения ситуации на рынке / В.И. Ширяев, И.Я. Головин, В.В. Смолин // Информационные технологии. 2002. № 4. Приложение к журналу. С. 1-24.
4. Герасимчук Ю.Н. Результаты моделирования алгоритмов самоорганизующегося прогнозирующего регулятора / Ю.Н. Герасимчук // Известия РАН. Теория и системы управления. 1998. № 4. С. 157-160.
Ушаков Виталий Алексеевич -
кандидат технических наук, генеральный директор ОАО «КБЭлектроприбор»
Дрогайцев Валентин Серафимович -
доктор технических наук,
профессор кафедры «Автоматизация и управление технологическими процессами» Саратовского государственного технического университета
