Введение к работе
Актуальность темы диссертации В современных условиях уг-тубления финансовых отношений, } силения экономических стимулов реализации многочисленных различных строительных программ резко возрастает роль качественных показателей проектирования и эксплуатации строительных объектов Важным направлением улучшения качества проектных и управленческих решений по организации и технологии строительства является широкое использование современных методов системотехнического подхода и средств вычислительной техники
В последние годы и на предприятиях строительного комплекса при производстве различных строительных изделий, материалов и смесей быстро осваиваются системы автоматизированного управления контроллеры реализуют функции оперативного управления, пульты с цветными мониторами представляют информацию технологическому персоналу всех уровней иерархии, заменяя прежние носители информации Специальные пакеты инженерного проектирования (конфигураторы) позволяют за несколько месяцев (против нескольких лет раньше) создавать математическое и информационное обеспечение сложных организационно-технологических систем (ОТС) Быстро развивающиеся системы с искусственным интеллектом (в том числе экспертные) позволяют автоматизировать трудно формализуемые операции проектирования ОТС, диагностики производственных ситуаций и ситуационного управления Однако, узким местом, препятствующим успешному освоению экспертных систем, являются процедуры получения исходных знаний (моделей представления знаний)
Таким образом, современные технические и программные средства резко расширили границы автоматизации управления производством строительных изделий и материалов, вовлекли в эту сферу все иерархические уровни человеко-машинного управления созданием АСОУ во всем спектре их функций В то же время, законы развития сложных производственных систем требуют синхронного перевода на качественно более высокий уровень не только степени контактности с внешней средой (что особенно важно в условиях рыночной экономики) и степени управляемости, но и сложности и степени понимания специфики ОТС в стройиндустрии, т е требуют новых моделей представления знаний о управляемых объектах и алгоритмах их расчета Большая формализация и материализация этих знаний позволит уменьшить долю интуитивных решений при разработке шігоритмического и информационного обеспечения, снизить число итераций, обеспечить высокую скорость проектирования автоматизированных ОТС, их высокую эффективность и надежность
В связи с этим исследование и разработка структур, моделей и алгоритмов управления, учитывающих основные особенности конкретных
производственных операций и ориентированных на современные средства вычислительной техники, с целью создания подсистем управления, обеспечивающих высокую эффективность проектной и оперативной оптимизации ОТС, определяет актуальность избранной темы Результаты, полученные в ходе выполнения этих исследований лично автором или под его руководством и непосредственном участии, обобщены в защищаемой диссертации
Диссертация выполнялась в соответствии с индивидуальным планом работы соискателя в докторантуре МГСУ и планами научно-исследовательских работ в рамках межвузовской научно-технической программы «Строительство»
Научно-техническая гипотеза В качестве гипотезы положены теоретические разработки автора и сформулировано предположение о возможности построения автоматизированных ОТС на основе принципов адаптивности и оперативных оценок их экономической эффективности, в соответствии с которыми повышение качества готовой продукции и снижение эксплуатационных затрат может быть достигнуто за счет изменения структуры и режимов работы объекта
Цель исследований Цель работы - разработка структур, моделей и алгоритмов оперативного управления производственных операций и получение научных и методических результатов, дающих конструкторам и проектировщикам современных ОТС совокупность новых знаний, представлений и навыков, позволяющих создавать системы с более высокими потребительскими свойствами в более короткое время
Для достижения поставленной цели
выполнен анализ характеристик, структур и специфических особенностей построения и функционирования ОТС на предприятиях строительного комплекса,
выявлены недостатки существующих способов организации и управления рассматриваемыми объектами, дана их характеристика как автоматизированных систем оперативного управления, сформулирована задача исследований,
исследованы основные закономерности подсистемы управления ОТС в условиях рыночной экономики и разработаны модель и структура подсистемы оперативного управления производством и сбытом готовой продукции,
сформулирована целевая функция (критерий оптимальности) управления производством строительных изделий, материалов и смесей, позволяющая решать задачи оперативной оптимизации по технико-экономическим показателям,
разработаны алгоритмы расчета организационно-технологических и технико-экономических показателей для автоматизированного оперативного управления OIC,
исследованы системы производства строительных изделий в индукционных камерах, сыпучих материалов во вращающихся агрегатах, сухих смесей в смесителях циклического действия, изучены их тепло- и физико-технические характеристики, построены математические модели и разработаны алгоритмы оптимизации, на основе которых спроектированы структуры подсистем управления ОТС
Методология и методика исследований. Научно-методологической основой исследований и разработки новых методов оперативной оптими-зации ОТС является системотехнический подход Методологически осуществление этого подхода выражается в создании автоматизированных ОТС производства строительных материалов и изделий построение которых состоит из анализа теоретических и информационных аспектов проектирования и управления, учитывающих специфику конкретных объектов В работе использованы следующие системотехнические и математические методы системного анализа, математического моделирования, теории систем, теории автоматического управления, теории вероятностей и математической статистики, а также методы организации и технологии строительства
Объект исследования организация технологии производства товарной продукции на предприятиях строительного комплекса, включая аппа-ратурно-технологические схемы, режимы их работы, контроль и оперативное управление
Предмет исследования закономерности процессов автоматизированного оперативного управления на стадии разработки новых и модернизации действующих ОТС, структуры, модели и алгоритмы их расчета для целей оптимизации объектов
Научная новизна результатов выполненных исследований заключается в том, что впервые
проведен системный анализ информационных аспектов автоматизированного оперативного управления ОТС,
установлена и исследована связь подсистем производства строительных материалов и изделий с директивным органом, определяющим объем выпуска целевых продуктов, с подсистемой распределения с директивным органом, определяющим цену при их реализации,
разработана и научно обоснована структура удобная для проектирования и эксплуатации современных интегрированных ОТС, учитывающая специфику рыночных отношений,,
выявленные, с использованием представлений теории систем, общие условия оптимизации ОТС позволили теоретически обосновать и разработать научно-методические основы построения математических моделей конкретных производственных операций,
при разработке алгоритмов оперативного управления ОТС использованы не только технико-экономические показатели, но и их динамические связи с управляемыми параметрами, учитывающими автоматический сдвиг информации во времени и ее усреднение интегрированием до использования в расчетах критерия оптимальности,
построены математические модели, разработаны алгортмы расчета и решены задачи оптимизации ОТС при производстве изделий в индукционных камерах, сыпучих материалов во вращающихся агрегатах и сухих строительных смесей в смесителях циклического действия
Практическая значимость Значимость перечисленных выше результатов исследований для оптимизации ОТС состоит в том, что они являются теоретической базой для научно обоснованного выбора структур, моделей и алгоритмов на стадии проектирования новых и модернизации действующих систем Предварительные ориентировочные расчеты показывают, что использование полученных результатов позволит не только повысить технико-экономические показатели работы предприятий но и существенно сократить сроки создания и стоимость АСОУ
Реализация результатов исследований На основе потученных практических результатов для ряда строительных проектно-конструк-торских институтов, научно-технических центров и фирм подготовлены рекомендации по автоматизации управления ОТС, влючающие выбор структур, моделей и алгоритмов их расчета Эти же результаты используются в учебном процессе при подготовке инженеров в МГСУ, а также бакалавров и магистров на строительном факультете университета г Бу-мердесса (Республика Алжир)
Достоверность результатов Достоверность и обоснованность научных положений, рекомендаций и выводов, предложенных в работе, подтверждены всесторонними исследованиями, выполненными с применением современных методов и средств, а также отмеченными выше результа-
тами внедрения основных теоретических положений и научно-технических разработок в практику работы предприятий строительного комплекса
Апробация работы Основные положения и резучьтаты всех этапов работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на ІІ-ІХ научно-практических конференциях МГСУ «Строительство - Формирование среды жизнедеятельности» (1998-2006), X-XIY международном (польско-российско-словацком) симпозиуме «Теоретические основы строительства» (2002-2006), XIII-XY международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» (1999-2001), международной конференции «Интерстроймех» (2000-2005), а также на заседаниях Ученого Совета ф-та «Механизация и автоматизация строительства», совещаниях и заседаниях научно-технических советов ряда заинтересованных организаций и предприятий Госстроя и Минпромэнерго РФ
Публикации По теме диссертации опубликованы 62 работы, в том числе 11 книг и брошюр, 34 статьи в журналах и научных сборниках, доклады на 17 научно-технических конференциях, семинарах и симпозиумах
Структура работы Диссертация состоит из введения, 8 глав основного текста, 52 рисунков, общего заключения и библиографического списка литературы, насчитывающего 236 наименований
Основные положения Результаты, полученные в процессе проведенных теоретических и экспериментальных исследований, позволили сформулировать следующие основные положения, выносимые на защиту
комплекс теоретических и практических методов построения моде
лей ОТС, представляющий собой синтез структур организации и
технологии, аппаратурного оформления, контроля и управления,
автоматизированное оперативное управление, реализованное в виде
моделей, алгоритмов, структур и технических средств различного конструктивного исполнения с многоуровневыми иерархическими связями,
модели, структуры и характеристики автоматизированного проекти
рования подсистем оперативного управления производством изде
лий, сыпучих материалов и сухих строительных смесей, отражаю
щие смену целей функционирования ОТС предприятий
* * *
Автор приносит благодарность научному консультанту, заслуженному деятелю науки Российской Федерации, доктору технических наук, профессору А А Рульнову, работы которого оказали решающее влияние на формирование основных положений данной диссертации
