Введение к работе
Актуальность темы диссертации. В последние годы в промышленности строительного комплекса, в том числе при производстве строительных изделий и конструкций, быстро осваиваются распределенные системы автоматизации: контроллеры реализуют функции оперативного управления; пульты управления с цветными мониторами представляют информацию технологическому персоналу всех уровней иерархии, заменяя прежние носители информации. Специальные пакеты инженерного проектирования (т.н. конфигураторы) позволяют за несколько месяцев (против нескольких лет раньше) создать математическое и информационное обеспечение системы управления с большим количеством датчиков. Быстро развивающиеся системы с искусственным интеллектом (в т.ч. экспертные) позволяют автоматизировать отдельные трудно формализуемые операции диагностики технологических ситуаций, ситуационного управления и проектирования систем автоматизации. Однако, узким звеном, препятствующим успешному освоению экспертных систем, являются процедуры получения исходных знаний (моделей представления знаний).
Таким образом, современные технические и программные средства резко расширили границы автоматизации проектирования производства строительных изделий, вовлекли в эту сферу все иерархические уровни человеко-машинного управления организационно-технологическими процессами во всем спектре их функций. В то же время, законы развития САПР сложных производственных систем требуют синхронного перевода на качественно более высокий уровень не только степени их контактности с внешней средой (что особенно важно в условиях рыночной экономики) и степени управляемости, но и сложности и степени понимания систем, т.е. требуют новых моделей представления знаний о проектируемых объектах и алгоритмах их расчета. Большая формализация и материализация этих знаний позволит уменьшить долю интуитивных решений при разработке общесистемного, алгоритмического и информационного обеспечения, уменьшить число итераций, обеспечить высокую скорость проектирования систем автоматизации и их высокую эффективность и надежность.
В связи с этим исследование и разработка структур, моделей и алгоритмов расчета систем, учитывающих основные особенности технологии производства строительных изделий и ориентированных на современные средства вычислительной техники, с целью создания систем автоматизации, обеспечивающих высокую эффективность оперативного управления, определяет актуальность избранной темы.
Диссертация выполнялась в соответствии с индивидуальным планом обучения автора в аспирантуре и планами научно-исследовательских работ кафедры «Автоматизация инженерно-строительных технологий» МГСУ в рамках межвузовской научно-технической программы «Строительство».
Цель исследовании. Цель работы - разработка структур, моделей и алгоритмов оперативного управления производством строительных (преимущественно железобетонных изделий) и получение научных и методических результатов, дающих инженерам-проектировщикам современных систем автоматизации совокупность новых знаний, представлений и навыков, позволяющих создавать системы с более высокими потребительскими свойствами в более короткие сроки.
Для достижения поставленной цели:
выполнен анализ характеристик, структур и специфических особенностей построения и функционирования систем оперативного управления на предприятиях строительной индустрии;
выявлены недостатки существующих способов управления рассматриваемыми объектами; дана их характеристика как систем автоматизированного проектирования и сформулирована задача исследований;
изучены функции и основные виды программного и технического обеспечения проектируемых систем управления технологией производства сборного железобетона;
исследованы характеристики организационной системы управления предприятием в условиях рыночной экономики и разработаны модель и структура системы оперативного управления производством и сбытом строительных изделий;
сформулирована целевая функция (критерий оптимальности) управления производством строительных изделий, позволяющая решать задачи проектной и оперативной оптимизации по технико-экономическим показателям;
разработаны алгоритмы расчета технологических параметров и технико-экономических показателей для оперативного управления производством изделий;
исследован процесс тепловой обработки (ТО) железобетонных изделий в индукционных камерах; изучены его теплофизические характеристики, построена математическая модель и разработан алгоритм оптимизации, на основе которых спроектирована структура системы управления.
Методика исследований. В перечисленных исследованиях и разработках был использован комплексный метод исследований, сочетающий в себе элементы системного анализа, использование разнотипных структурных и математических моделей объектов и систем управления, приемов и методов проектной и оперативной оптимизации, а также сопоставительный анализ материалов исследований по рассматриваемой проблеме.
Научная новизна. Научная новизна результатов выполненных исследований заключается в том, что впервые:
установлена и исследована связь системы производства строительных из
делий с директивным органом, определяющим объем выпуска изделий, с
системой распределения (реализации) с директивным органом, определяющим цену при их реализации;
разработана и научно обоснована структура управления производством строительных изделий, учитывающая специфику рыночных отношений, удобную для проектирования и эксплуатации современной интегрированной автоматизированной системы управления;
при формировании алгоритма оптимального управления технологией производства строительных" изделий впервые использованы не только технологические и экономические показатели, но и их динамические связи с управляемыми временными, учитывающие автоматический сдвиг информации во времени и ее усреднение интегрированием до использования в расчетах критерия оптимальности;'
разработаны модель, алгоритмы автоматического оперативного расчета технико-экономических показателей и функциональная схема системы оперативного управления технологией производства строительных изделий;
построена математическая модель, исследованы условия оптимизации и
решена задача наискорейшей приближенной тепловой обработки железо
бетонных изделий в индукционных камерах, результаты которой позволи
ли спроектировать новую структуру системы управления процессом.
Практическая значимость. Значимость перечисленных выше результатов исследований для автоматизации производства строительных изделий состоит в том, что они являются теоретической базой для научно обоснованного выбора способов, структуры и технических средств управления технологическими процессами на стадии автоматизированного проектирования новых и модернизации действующих систем. Предварительные ориентировочные расчеты показывают, что использование полученных результатов позволит не только повысить технико-экономические показатели работы предприятий и строительной индустрии, но и существенно сократить сроки и стоимость САПР.
Реализация результатов исследований. На основе полученных практических результатов для АОЗТ Научно-производственный Центр «Энерготех» подготовлены рекомендации по автоматизированному проектированию и выбору способов и технических средств управления технологией производства ЖБИ па ряде заводов энергостройиндустрии. Эти же результаты используются в учебном процессе при подготовке в МГСУ инженеров по специальностям: 21.02 - Автоматизация технологических процессов и производств в строительстве, 29.06 - Производство строительных изделий и конструкций, 29.13 - Механизация и автоматизация строительства.
Публикации и апробация работы. Результаты исследований отображены в 8 публикациях автора, докладывались и обсуждались на 12-й международной научной конференции «Математические методы в технике и в
технологиях» (г. Вел. Новгород, июнь, 1999 г.), 2-й и 3-й научно-практических конференциях молодых ученых, аспирантов и докторантов МГСУ «Строительство - Формирование среды жизнедеятельности» (г. Москва, апрель 1999; март 2000 г.г.), заседаниях Ученого Совета факультета «Механизация и Автоматизация строительства» и семинарах кафедры «Автоматизация инженерно-строительных технологий» МГСУ,
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав основного текста, общего заключения и библиографического списка литературы, насчитывающего 106 наименований. Объем работы 144 стр., в том числе: основной текст - 109 стр., 24 рисунка - 24 стр., перечень литературы -11 стр.
