CC BY
8
Испытания проводились при варьировании следующих параметров:
- размер популяции: от 5Lc до 15Lc (5, 7,10,12,15);
- процент свободных ячеек: от 35 до 25 (35, 30, 25);
- число точек скрещивания: от 1 до 20 (1, 2, 5, 10, 15, 20);
- параметры мутации: от 1 до 3 типов одновременно; частота мутации от 100 до 10000 (100, 500, 1000, 2000,5000, 7000,10000).
Экспериментальным путём было определено наилучшее число точек скрещивания, равное 5, использование только одного (любого) типа мутации с частотой, равной одной мутации на 200 циклов. Использование всех трёх типов мутации одновременно является оправданным только при снижении частоты мутации до значений 1раз на 1000 циклов и более.
Уменьшение числа используемых критериев значительно понижает скорость получения решений, но при реальном использовании системы каждый критерий улучшает искомое решение, поэтому результаты моделирования при неполном числе критериев в настоящее время интереса не представляют.
На втором этапе исследования моделировались следующие нештатные ситуации:
1. Увеличение числа товаров до критического (число товаров каждой товарной группы составляет 9095% от числа ячеек для этой товарной группы).
2. Увеличение числа товаров одной группы до критического (превышение числа товаров группы над числом ячеек этой товарной группы на 5-10% при 80%-ной загрузке остальных товарных групп), что бывает крайне редко, но возможно.
Любое из предложенных решений ведёт к усложнению алгоритма работы проектируемой системы. При моделировании ситуации «Не хватает ячеек для товаров одной товарной группы» оценочная функция допускала следующие решения:
- размещение товаров в смежных зонах;
- объединение ряда товаров из слабо-заполненных ячеек в одной ячейке, т.е. каждое торговое место может быть разделено горизонтальными балками ещё на торговые места, называемыми уровнями.
Оба эти решения не относятся к числу удачных, и осуществить выбор одного из них можно либо в соответствии с приоритетом, либо предоставить право выбора персоналу (скорее всего, старшему менеджеру Склада). Кроме того, можно принять решение о том, что в случае невысокого уровня полученных решений, система предоставляет право размещения персоналу склада с указанием свободных ячеек всего Склада, подходящих по весо-габаритным характеристикам. В этом случае следует предусмотреть интерфейс для ввода информации о самостоятельном размещении отдельных товаров.
Результаты исследования работы алгоритма на пилотном проекте показали, что:
1. Размещение товаров в соответствии с характеристиками: «Уровень продаж», «Планируемый уровень продаж», «Показатель импульсного спроса», «Акция» и т.д. для новых товаров позволяет получить более эффективное решение задачи в сравнении только лишь с весо-габарит-ными показателями и функциональным назначением товаров (последнее - нестрого).
2. Отказ от субъективного принятия решений о размещении товаров позволил освободить персонал от поиска свободных мест и трудоёмкого процесса перемещения товаров.
3. По приблизительным оценкам руководящего состава «Склада самообслуживание» качество размещения новых товаров ничуть не уступает решениям, принимаемым опытными сотрудниками Склада, а в ряде случаев превосходит его, что позволило увеличить продажи отдельных позиций товаров (крупногабаритной мебели и сопутствующих товаров).
Список литературы:
1. Manual. Руководство по размещению товаров на складах самообслуживания ООО «IKEA»;
2. Гаджинский А.М. Современный склад. Организация, технологии, управление и логистика. - М.: Проспект, 2005. - 176 с.;
3. Гладков, Л.А. Генетические алгоритмы [Текст] / Л.А. Гладков, В.В. Курейчик, В.М. Курей-чик - М.: Физматлит, 2006. - 320 с.
ОРГАНИЗАЦИЯ НОРМАТИВНО-МЕТОДИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОЦЕССА СОЗДАНИЯ ПРИКЛАДНЫХ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ
Тюрбеева Татьяна Борисовна
Преподаватель кафедры «ИТ и ВС» ФГБОУ ВПО «МГТУ «СТАНКИН», г. Москва Волкова Галина Дмитриевна
Д.т.н., профессор, профессор кафедры «ИТ и ВС» ФГБОУ ВПО «МГТУ «СТАНКИН», г. Москва
В настоящее время спрос на автоматизированные системы (АС), позволяющие ускорять процесс производства продукции и её поставки на рынок, многократно вырос.
Проведенное исследование существующей нормативной базы для создания АС, изложенное в работах [1,2,3], позволило выявить множество проблем, связанных с разноплановостью, неоднозначностью существующих нормативных документов в силу исторических изменений (разработка и внедрение ЕСПД, ГОСТов для АСУ и САПР
и их объединение и т.д.) и заимствований (принятие зарубежных регламентов в качестве отечественных ГОСТов). Такая разноплановость нормативных документов, используемых при создании автоматизированных и/или программных систем, породило необходимость формирования эталона для их сравнения, оценки и выявления наилучших компонентов. Методологическим базисом для формирования эталона проработки процессов создания, функционирования и развития АС является системный подход.
Проведенные исследования и моделирование процессов создания, функционирования и развития прикладных автоматизированных систем (ПАС) по выделенным подходам, таких как методология автоматизации интеллектуального труда (МАИТ), ГОСТы 34-го комплекса и ГОСТ Р ИСО_МЭК 12207-99, на основе существующей нормативной базы позволили установить специфику мо-
делей функционирования АС в этих подходах и формально описать вышеперечисленные процессы. Сравнительный анализ компонентов формального описания процессов создания и функционирования ПАС по указанным подходам позволил сформировать интегральные модели этих процессов. Графическая форма интегральной модели процесса создания ПАС представлена на рисунке 1 [4].
ХАРАКТЕРИСТИКИ СУБЪЕКТА, SUBINT
X JD 1- ^ Ш Процесс У, к i ^ 00 г Si i5 Is OS ТГ W ¡2 2 0. < - CL СО 1- ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОГРАММНО-
< о о ш ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ. Р^
-1 о О. С S S 1- о S Н £ = 2 S X Ь- S о * X о а. ш
ш 0 ш А 1 Процесс V, ш t- s X £ X 5 ш 0 О X ш из 1 О i5 2 ХАРАКТЕРИСТИКИ КОМПЛЕКСА СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ,
S ^
U О X • ■ ■ 0-ш t Л 2 111 0. 00 Q. о Ш ц| £ 5 ш т р < X ХАРАКТЕРИСТИКИ
со I 1 | 1 I 1 ' 1 1 Процесс У„ < а. < X И X UJ 2 Q. Ill < ь X ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ, РТБ^0
1 1 1
ВЫХОДНЫЕ ОБЪЕКТЫ, X
Рис.1. Графическая форма интегральной модели процесса создания ПАС
Интегральная модель процесса создания АС на базе системного подхода описывается следующим образом: 5 =< У,X, д(У),д(Х),I, Я >, (1)
где Y =< YM u Y\us u7'so >
интегральная структура
процесса создания АС, в которой Ум - система этапов и действий по МАИТ, У'Яи5 - система этапов и действий по ГОСТам 34-го комплекса, приведенная к промышленному способу создания АС, У'15а - классификационная структура работ и задач по ГОСТ Р ИСО_МЭК 12207-99, приведенная к промышленному способу создания АС; X =< Хм V X> - интегральная система результатов (входов/выходов) действий, в которой Xм - система результатов по МАИТ, X'ки5 - система документирования по ГОСТам 34-го комплекса, приведенная к промыш-
т
ленному способу создания АС; ^(У) = ^ ^ (У) - множе-
г=1
ство разнородных свойств элементов системы, описывающих структуру процесса создания автоматизи-
т
рованной системы; д( X) = ^ (X) - множество разного =1
родных свойств элементов системы, описывающих систему результатов; I =< 8КШТ, д(8Я1т ), Я!ЫТ
SR
>
структура, описывающая среду процесса создания АС, в которой 8ЯМТ = 5иБшТ V ТШГ V РТ5^Т V К1М -среда процесса создания АС; включающая следующие
PTSs1 =< PTSS n KSAS
RUS
nPTS 'JSO >
компоненты: SUBmT - множество элементов среды, описывающее субъекта процесса создания АС; TmT - множество элементов среды, имеющее временные характеристики;
система элементов, описывающих программно-технические средства процесса создания АС; PTSS - система элементов, описывающих программно-технические средства процесса создания по МАИТ, KSA'RUS - система элементов, описывающих комплекс средств автоматизации по ГОСТам 34-го комплекса, приведенная к промышленному
способу создания АС, PTS 'f0 - система элементов, описывающих программно-технические средства по ГОСТ Р ИСО_МЭК 12207-99, приведенная к промышленному способу создания АС;
NNT =< NS u NM u N'RUS uN'iso > - множество элементов среды, описывающее структуру элементов нормативно-методического обеспечения, в котором N S - множество элементов среды, описывающее общую структуру нормативных фондов при создании ПАС и правила представления результатов, N M - множество элементов среды, регламентирующее структуру процесса создания, правила выполнения всех действий и правила представления результатов по МАИТ, N'RUS - множество элементов
среды, регламентирующее структуру процесса создания и правила представления результатов по ГОСТам 34-го комплекса, приведенное к промышленному способу создания
АС, N'15О - множество элементов среды, регламентирующее структуру процесса создания по ГОСТ Р ИСО_МЭК 12207-99, приведенное к промышленному способу создания АС; д(ЗЯтт) - множество свойств элементов
пшт
среды; лж - множество связей между элементами среды; Я - множество связей между элементами системы
5.
Структура формального описания интегральной модели процесса создания АС обусловила представление (в матричной форме) нормативно-методического комплекса по следующим аспектам: по фазам жизненного цикла АС и по инвариантным компонентам.
Создание ПАС в соответствии с промышленным способом включает следующие этапы: предпроектное обследование, проектирование, подготовка реализации, реализация. Функционирование ПАС в соответствии с промышленным способом может быть раскрыто такими этапами, как опытная эксплуатация (переходный/ настраиваемый режим), промышленная эксплуатация (стационарный/ штатный режим), обслуживание (обеспечение работоспособности и устранение нештатных ситуаций). Развитие ПАС содержит те же этапы, что и процесс создания ПАС, но объем работ на них определяется требуемым уровнем вносимых изменений в исходную ПАС.
Предложенная матричная форма для описания состава и структуры нормативно-методического комплекса интегральной модели процесса создания АС обеспечивает раскрытие процесса по этапам (столбцы), а строки укрупненной структуры нормативно-методического обеспечения определены следующими компонентами (Рис.2): компонент «Результат» раскрыт в виде совокупности решений и документов по этапам; компонент «средства»
раскрыт техническим, программным и методическим обеспечением этапа.
Индексация этапов и компонентов с учетом их уточнения позволяет сформировать индекс любой ячейки матричной формы нормативно-методического обеспечения. Каждая ячейка имеет уникальный номер в матрице -х.у, где х - номер строки, у - номер столбца. В особых случаях возможно деление внутри ячейки.
Особенностью описания состава нормативно-методического обеспечения в такой матричной форме является описание регламентов, относящихся как к содержимому отдельных ячеек матрицы, так и к содержимому связей этих ячеек. Другими словами, содержимым каждой ячейки являются регламенты по структуре фиксированного компонента на определенном этапе жизненного цикла АС, а содержимым связей ячеек будут регламенты, определяющие ограничения на взаимосвязь как компонентов внутри определенного этапа (столбец матрицы), так и развертки компонента по фазам (строка матрицы), вследствие чего индексация связей усложняется и может иметь вид: [х1 ...х7 ]. [ у1... у11], где х - индекс компонента,
а у - индекс этапа. Так, например, [3.4].1 - это ограничения, накладываемые на соотношение компонентов Субъект и Результат-Документ на этапе предпроектного обследования, что обуславливает, в частности, наличие регламента о порядке подписания и утверждения того или иного документа на этапе предпроектного обследования, а 4.[1.2.3.4] - это ограничения, накладываемые на соотношение компонента Субъект и этапы процесса создания АС, т.е. регламент, описывающий количество исполнителей, их квалификацию на всех этапах создания АС, а также взаимодействие между специалистами, группами специалистов (подразделениями, организациями и т.д.).
Средства
—Технические —Программные — Методические
Рис.2. Инвариантная структура задач
Специфичным компонентом является «Решение». Так как создание АС осуществляется в терминах процесса ее перспективного функционирования, то каждое Решение на соответствующем этапе создания должно быть представлено таким же набором компонентов, в том числе описывающих процесс, субъекта, средства в соответствии с интегральной моделью Графическая форма интегральной модели процесса функционирования АС представлена на рисунке 3 [4].
Индексация матричной формы для компонента Результат-Решение осуществляется по правилу дополнительного индекса с сохранением предыдущей индексации, т.е. х.ул, где х=2 - индекс компонента Решение, у - индекс этапа создания АС, г - индекс компонента в матричной форме Результат-Решение (Табл.1).
ХАРАКТЕРИСТИКИ СУБЪЕКТА, БиВ^
1 ВХОДНЫЕ ОБЪЕКТЫ. - Процесс У> характеристики процесса, ч№т) характеристики временных ресурсов, характеристики программно-технических средств, рге^ ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА СРЕДСТВА
в ш ш
Процесс V,
■ ■ •
ь Процесс У„
1 1 1 , 1
ВЫХОДНЫЕ ОБЪЕКТЫ, 1
--Информационно-алгоритмическое представление Решения—I
Рис.3. Графическая форма интегральной модели процесса функционирования ПАС
Таким образом, компонент Результат-Решение описывается в отдельной матричной форме следующими составляющими: - информационно-алгоритмическое представление содержит, как процессные характеристики, так и характеристики входных/выходных объектов, которые в совокупности определяют соответствующее модельное
представление на этапе; - характеристики Субъекта описывают требования к специалистам в условиях функционирования АС, инструкции по использованию АС и т.д.; -характеристики Технических и Программных средств описывают на начальных этапах создания АС требования к программно-технической реализации, далее - выбор, обоснование средств реализации и их использование.
Уточненные состав и структура компонента «Решение» процесса создания ПАС
Таблица 1
Фаза ЖЦ Создание
Решение 1 2 3 4
Информаци-онно-алгорит-мическое представление 2.1.1 Описание начального модельного представления автоматизируемой задачи 2.2.1 Описание концептуального модельного представления и инфо-логического модельного представления автоматизируемой задачи инвариантные к среде реализации 2.3.1 Описание даталоги-ческого логического модельного представления и даталогического физического модельного представления автоматизируемой задачи, ориентированные на выбранную среду и средства 2.4.1 Готовая ПАС (иформаци-онно-програм-мно-технический комплекс) и ее описание
Субъект 2.1.2 Требования к составу, квалификации специалистов в условиях функционирования АС 2.2.2 Уточненные требования к составу, квалификации специалистов в условиях функционирования АС 2.3.2 Проекты должностных обязанностей по работе с автоматизированными процедурами 2.4.2 Инструкции специалистам по использованию АС
св в т с д е Технические 2.1.3 Требования/ ограничения по использованию технических средств 2.2.3 Рекомендации по выбору технических средств 2.3.3 Выбор и обоснование технических средств 2.4.3 Описание/ использование технического и сетевого оборудования
О Программные 2.1.4 Требования/ ограничения по использованию программных средств 2.2.4 Рекомендации по выбору программных средств 2.3.4 Выбор и обоснование программных средств 2.4.4 Описание/ использование прикладного и общесистемного ПО
Разработанные состав и структура нормативно-методического комплекса позволяют выявить набор требований, регламентирующих различные аспекты деятельности по процессу создания ПАС, что обеспечивает полную проработку всех составляющих этих процессов, уменьшает количество ошибок, сокращает сроки их выполнения за счет четкого распределения работ на каждой фазе ЖЦ АС.
(Данная статья подготовлена в рамках выполнения инициативного проекта №12-07-00185 «Исследование и обоснование научно-методического обеспечения процессов создания, функционирования и развития прикладных автоматизированных систем на основе методологии автоматизации интеллектуального труда» по гранту РФФИ).
Список литературы:
1. Волкова Г.Д. Развитие методологии автоматизации интеллектуального труда как теоретической основы создания прикладных автоматизированных систем // Информационные технологии и вычислительные системы. 2006. № 1. С. 105-117;
2. Волкова Г.Д., Григорьев О.Г., Новоселова О.В., Григорьева Л.В., Тюрбеева Т.Б. Проблематика нормативного обеспечения процессов создания и развития прикладных автоматизированных систем // Materialy IX mezinarodni vedecko - prakticka conference «Veda a vznik - 2012/2013». - Dil 33. Moderni informacni technologie: Praha. Publishing House «Education and Science» s.r.o , 2013. С.12-16;
3. Тюрбеева Т.Б., Волкова Г.Д., Григорьев О.Г. Анализ и моделирование процесса создания прикладных автоматизированных систем на основе применяемых решений // Вестник МГТУ «СТАНКИН». Научный рецензируемый журнал. М.: МГТУ «СТАНКИН» - июнь 2013, № 2 (25), С. 91-95;
4. Тюрбеева Т.Б., Волкова Г.Д., Григорьев О.Г. Формальное описание интегрального представления процессов создания, функционирования и развития прикладных автоматизированных систем на основе применяемых решений // Вестник МГТУ «СТАНКИН». Научный рецензируемый журнал. М.: МГТУ «СТАНКИН». 2014. №1(28). С.98-101.
К ВОПРОСУ ОЦЕНКИ ПОВЕДЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Перед нами стоит задача выяснить свойства решений дифференциального уравнения, не решая его. В этом случае обобщением системы дифференциальных уравнений становится динамическая система. Несмотря на отсутствие интегрирующихся уравнений, можно изучать поведение динамической системы по её выходным данным, т.е. временному ряду. Наибольший интерес представляют диссипативные динамические системы, у которых фазовый объем со временем не остается постоянным. Изменение фазового объема приводит к тому, что все решения диссипативной системы будут стягиваться к некоторому подмножеству фазового пространства (аттрактору). Динамика диссипативных систем весьма разнообразна. В системе может реализовываться либо регулярный режим движения - стационарный, периодический или квазипериодический, что соответствует простым аттракторам - стационарной точке, предельному циклу, инвариантному тору, либо хаотический режим, который характеризуется странным аттрактором. Осуществить прогнозирование следующего члена временного ряда возможно только при регулярном движении системы. Определить состояние системы можно путем вычисления различных критериев. Все характеристики можно разделить на две группы. Первая группа носит динамический характер, т.е. временную зависимость. К ней относятся корреляционная энтропия и показатели Ляпунова. Вторая группа носит геометрический характер траекторий - фрактальная, информационная и корреляционная размерности, отображение Пуанкаре.
Остапчук Александр Константинович
Канд. техн. наук, доцент, г. Курган Тютнев Александр Евгеньевич аспирант, г. Курган Кузнецова Елена Михайловна
аспирант, г. Курган
Размерность определяет количество информации, необходимое для задания координат точки, принадлежащей аттрактору, в рамках указанной точности. Существует два типа размерности: зависящий только от метрических свойств аттрактора и зависящий от статистических свойств потока, обусловленных динамикой. К первому типу относится фрактальная размерность, которая для хаотического режима является дробной величиной. Информационная и корреляционная размерности определяются с учетом вероятности посещения траекторией различных областей аттрактора. Множество значений размерностей аттрактора может рассматриваться как характеристика степени пространственной неоднородности аттракторов. Это в дальнейшем дает возможность оценки временного интервала в процессе построения функциональной зависимости. Поскольку хаос является следствием неустойчивости фазовых траекторий, то имеет смысл выяснить меру разбегания фазовых кривых, т.е. корреляционную энтропию. Её увеличение свидетельствует об увеличении беспорядка. Для систем большой размерности энтропия равна сумме положительных показателей Ляпунова. Величина корреляционной энтропии обратно пропорциональна интервалу времени, на котором можно предсказать состояние хаотической системы. Если энтропия достигает нуля, то система становится полностью предсказуемой, что характерно для регулярных процессов. Для истинно случайных процессов энтропия неограниченно велика.
