Введение к работе
Актуальность темы. При анализе и синтезе современных больших технических и сложных организационно-технических систем широко применяются математические модели и методы теории массового обслуживания. Вопросам исследования и применения систем массового обслуживания при решении практических задач посвящены работы Б.В. Гнеденко, И.Н. Коваленко, А. Коф-мана, Р. Крюона, А.Л. Лифшица, Э.А. Мальца, Л.А. Овчарова, Т.Л. Саати, А~Я. Хинчина, А.Х. Хайруллина, Т.К. Нежметдинова и других отечественных и зарубежных ученых. Исследованиям нетрадиционных систем обслуживания посвящены работы Т.К. Сиразетдинова и его учеников.
Как показал анализ состояния проблемы, в настоящее время в основном используются системы обслуживания, функционирующие в установившемся режиме. При этом в таких областях, как проектирование систем технического обслуживания, управление мониторингом окружающей среды, планирование боевых действий и т.п., реальные системы характеризуются функционированием в неустановившемся режиме и изменением их параметров в зависимости от состояний системы. Это приводит к необходимости использования математических моделей обслуживания, называемых в дальнейшем нестационарными системами обслуживания и формализуемых с помощью систем дифференциальных уравнений. Кроме того, расширился круг задач обслуживания, что потребовало разработки новых моделей, отличных от модели массового обслуживания. В частности, появилась необходимость адаптации параметров системы по изменяющимся условиям функционирования.
В немногочисленных существующих работах рассматривается оптимизация систем обслуживания в установившемся режиме их функционирования. При этом используются методы скалярной оптимизации, хотя для наиболее полной характеристики функционирования реальных систем необходимо применение многокритериального подхода. Следует отметить, что в литературе были попытки применения моделей нестационарных систем массового обслуживания, но оптимизация подобных систем не проводилась.
Таким образом, весьма актуальной является задача разработки математи-
, ческих моделей и методов оптимизации организационно-технических систем
обслуживания.
Целью работы является повышение эффективности функционирования ор
ганизационно-технических систем различного назначения путем применения
* математических моделей, методов и алгоритмов оптимизации и адаптивного
управления нестационарными системами обслуживания.
Задачи исследования:
-
Разработка метода параметрического синтеза нестационарных организационно-технических систем с использованием математических моделей функционирования систем обслуживания.
-
Разработка математических методов оптимизации параметров нестационарных систем обслуживания.
-
Разработка методики и информационной технологии адаптивного управления нестационарными системами обслуживания.
БИБЛИОТЕКА гчСПстсрбург
Метолы исследования. При решении сформулированных в работе задач используются методы системного анализа, моделирование и методы теории систем, теории массового обслуживания, теории вероятностей и случайных процессов, математической статистики, скалярной и векторной оптимизации и теории адаптивного управления.
Научная новизна:
-
Построены модели для систем разового и активного обслуживания и математическая модель для нестационарных систем обслуживания. Сформулирована функциональная модель обобщенной системы обслуживания.
-
Разработаны методы многомерной векторной оптимизации дискретных и непрерывных параметров нестационарных систем обслуживания.
. 3. На основе разработанных математических моделей, методов и алгоритмов предложена методика и информационная технология адаптивного управления нестационарными системами обслуживания. Практическая ценность работы. Математические модели, методы и алгоритмы, разработанные в диссертации, предоставляют возможность решать практические задачи оптимизации и адаптивного управления функционированием нестационарных систем обслуживания различного назначения.
Решение перечисленных выше задач осуществлялось в рамках выполнения совместных НИР, проводимых КГТУ им. А.Н. Туполева с Федеральным государственным унитарным предприятием «Казанский научно-исследовательский институт радиоэлектроники» (ФГУП «КНИИРЭ», г. Казань), Минприроды Республики Татарстан, Казанским филиалом Военного артиллерийского университета (КФ ВАУ, г. Казань), ОАО ОКБ «Сокол» (г. Казань) и Коммунальным унитарным предприятием «Водоканал» (г. Казань).
Часть исследований выполнялась в составе госбюджетной НИР «Фундаментальные и прикладные вопросы информационных технологий моделирования и управления», а также НИР: «Модели, методы и программное обеспечение оптимального проектирования, и оценивания сложных детерминированных и стохастических систем», «Разработка математических моделей, методов и информационных технологий оптимизации проектных управленческих решений и разработки автоматизированных рабочих систем», выполненных по плану приоритетных фундаментальных и прикладных исследований Академии наук Республики Татарстан.
Применение предлагаемых в работе математических моделей и методов оптимизации, а также методики и информационной технологии адаптивного управления позволяет повысить эффективность функционирования и снизить стоимость системы и процесса обслуживания.
Общая математическая модель и частные модели систем обслуживания могут быть использованы для эффективного решения задач анализа и параметрического синтеза различных видов систем обслуживания.
Реализация результатов работы. Теоретические и практические результаты диссертационной работы, в том числе их программная реализация были вне-дрсіц.і в ФГУП «КНИИРЭ», КФ ВАУ и КУП «Водоканал» и использованы в системных исследованиях в ОАО ОКБ «Сокол». Отдельные результаты работы
были также использованы в учебном процессе кафедры Прикладной математики и информатики КГТУ им. А.Н. Туполева.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на VIII Всероссийских Туполевских чтениях студентов "Актуальные проблемы авиастроения" (г.Казань, 199S), II Всероссийском научном молодежном симпозиуме "Безопасность биосферы-98" (г. Екатеринбург, 1998), II Всероссийской научно-технической конференции "Информационные технологии в науке, проектировании и производстве" (г. Н. Новгород, 2000, 2001), Международной молодежной научной конференции "XXVII Гага-ринские чтения" (г. Москва, 2001), Юбилейной научно-технической конференции "Автоматика и электронное приборостроение" (г. Казань, 2001), Всероссийской молодежной научной конференции "VI Королевские чтения" (г. Самара, 2001), Республиканской научно-практической конференции "Интеллектуальные системы и информационные технологии" (г.Казань, 2001), Международной молодежной научно-технической конференции "Интеллектуальные системы управления и обработки информации" (г. Уфа, 2001), IV Научно-практической конференции молодых ученых и специалистов Республики Татарстан (г. Казань, 2001), VIII Четаевской Международной конференции "Аналитическая механика, устойчивость и управление движением" (г. Казань, 2002).
Публикации, структура диссертации. Основное содержание диссертации отражено в 19 печатных работах, в том числе в 6 научных статьях. Материалы диссертации вошли в 7 отчетов по НИР, в которых автор принимал участие как исполнитель и ответственный исполнитель. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и двух приложений. Работа содержит 159 страниц основного текста, 44 рисунка, 6 таблиц; список литературы включает 94 наименования, объем приложений - 32 страницы.
