Модели и алгоритмы управления производственными процессами ремонта вертолетов Марков, Андрей Игоревич

Введение к работе

Актуальность темы. Внедрение современных инновационных технологий, способствующих значительному росту валового национального продукта, повышению уровня жизни населения и надежному обеспечению обороноспособности страны, невозможно осуществить без улучшения конкурентоспособности и качества продукции, выпускаемой отечественной промышленностью, в том числе и авиаремонтными предприятиями. Один из перспективных путей решения этой проблемы связан с разработкой и внедрением концепции компьютеризированного интегрированного производства, характерной особенностью которой является комплексный подход к автоматизации всего производственного процесса, что дает возможность объединить отдельные информационные системы промышленного предприятия в составе единой интегрированной системы управления. По мнению экспертов это позволяет в среднем на 15-35% сократить затраты на реализацию основных производственных функций, на 50-60% ускорить выполнение технологических процессов, на 50% снизить потери от брака и на 50-60% сократить неритмичность выполнения производственных заданий.

В нашей стране с конца 80-х годов ведется разработка методологии, технических и программных средств, необходимых для создания и внедрения в промышленности первых двух этапов концепции интегрированного производства. При этом основной акцент делается на создание гибридных систем, сочетающих использование формализованных моделей и методов традиционных АСУ и АСУ ТП с системами ситуационного управления.

Теоретическое обоснование принципов функционирования систем управления производственными процессами было осуществлено в работах таких зарубежных и отечественных ученых как Э. Фейгенбаум, Д. Уотермен, И.В. Прангишвили, Д.А. Поспелов, Г.С. Поспелов, О.И. Ларичев, Ю.И. Клыков, Э.В. Попов, А.Ф. Резчиков, С.В. Петров и других. В результате практического применения этой теории в настоящее время созданы и хорошо зарекомендовали себя на практике эффективные аппаратные и программные средства управления сложными производственными комплексами.

Между тем, как показывает опыт объединения существующих систем автоматизации в единый информационный комплекс, для более успешного создания компьютеризированного интегрированного производства необходимо разработать новые задачи, модели, методы, алгоритмы и программные продукты, позволяющие значительно расширить функциональные возможности системы ситуационного управления производственными процессами, повысить качество принимаемых решений и получить существенный экономический эффект. При этом основное внимание следует уделить задачам совершенствования математического обеспечения систем управления промышленным предприятием в сложных производственных ситуациях.

Приведенные выше соображения обусловливают актуальность, экономическую целесообразность и практическую значимость темы диссертационной работы, посвященной совершенствованию математического обеспечения системы управления интегрированного авиаремонтного предприятия созданием новых моделей, методов, алгоритмов и комплексов программ ситуационного управления, позволяющих в значительной степени решить данные задачи.

Основные результаты диссертации являются составной частью фундаментальных научных исследований, выполняемых Институтом проблем точной механики и управления РАН (№ темы 01201156340). Кроме того, диссертационная работа соответствует темам основных научных исследований, проводимых в течение ряда лет на кафедрах «Системотехника» и «Информационные системы» Саратовского государственного технического университета.

Цель исследования диссертации заключается в разработке нового, более совершенного математического и программного обеспечения, применение которого значительно расширит функциональные возможности систем управления авиаремонтных предприятий, существенно повысит качество принимаемых решений в сложных производственных ситуациях и позволит получить значительный экономический эффект.

Объектом исследования являются производственные процессы авиаремонтных предприятий.

Методы исследования. В диссертации использованы методы теории управления, функционального анализа, теории графов, теории множеств, математической логики, динамического программирования, искусственного интеллекта, имитационного моделирования, теории дифференциальных уравнений, концептуального и логического проектирования баз данных распределенной структуры.

Научная новизна:

1. Разработана методика оперативного распознавания производственных ситуаций и поиска данных, используемых управленческим персоналом при подготовке и принятии решения. Методика основана на идее формирования метрического пространства производственных ситуаций и определении расстояния между его точками по зависимостям, традиционно используемым в поисковых системах при оценке сходства между сравниваемыми информационными объектами.

2. Развита математическая модель, позволяющая в режиме реального времени определить величину ожидаемых затрат на ликвидацию сложной производственной ситуации, а также продукционная модель, определяющая условия, уменьшающие ущерб от возникшей ситуации.

3. Предложены и обоснованы эвристические алгоритмы решения комплекса задач оперативного управления интегрированным авиаремонтным предприятием в сложных производственных ситуациях, основанные на использовании метода динамического программирования, логических функций и теории системного анализа.

4. Разработаны постановка, математическая модель и алгоритм решения задачи минимизации ущерба от ситуаций, связанных с остановкой ремонта агрегатов вертолетов в цехах предприятия. Решение данной задачи позволило в режиме реального времени определить оптимальную величину интенсивности восстановления отказов производственного оборудования, 4 обеспечивающую минимум функции вероятности возникновения аварии, приводящей к полной остановке процессов ремонта агрегатов вертолетов в цехах предприятия.

Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая значимость диссертации заключается в разработке нового математического обеспечения для проблемно-ориентированных систем управления производственными процессами, позволяющего значительно расширить функциональные возможности данных систем, осуществить оперативную идентификацию сложных производственных ситуаций, а также выбрать оптимальный способ их ликвидации по критерию минимума ущерба.

Практическая значимость основных результатов диссертационного исследования связана с созданием типового информационно-программного обеспечения, используемого при управлении производственными процессами авиаремонтных предприятий в сложных производственных ситуациях.

Разработанные теоретические положения диссертации, подтвержденные в процессе апробации и внедрения полученных результатов, позволяют рекомендовать для практического использования в составе математического обеспечения систем управления данных предприятий:

эффективные модели и алгоритмы оперативной идентификации сложных производственных ситуаций;

математическое обеспечение нового, более совершенного информационно-измерительного комплекса, используемого для диагностирования в полевых условиях дефектов геометрических параметров фюзеляжа вертолета МИ-8 и его модификаций;

тиражируемое программное обеспечение, реализующее разработанные модели и алгоритмы ситуационного управления в информационных системах авиаремонтного предприятия;

опыт создания и методику внедрения разработанного типового математического и программного обеспечения как составной части интегрированной системы управления авиаремонтного предприятия.

Достоверность теоретических разработок, научных положений и выводов подтверждается корректностью применения математического аппарата теории управления, функционального анализа, теории дифференциальных уравнений, согласованностью результатов теоретических расчетов с данными, определенными в процессе практической апробации работы, имитационным моделированием управляемых процессов, а также натурными экспериментами с математическим обеспечением информационных систем производственного назначения.

Выносимые на защиту результаты:

4. 1. Математическое обеспечение в виде формальных моделей, методик и алгоритмов, позволяющих значительно повысить оперативность идентификации производственных ситуаций и эффективность поиска семантически связанной с ними информации в распределенной базе данных и знаний компьютерно-интегрированного авиаремонтного предприятия.

   2. Алгоритмы решения комплекса задач управления авиаремонтным предприятием в сложных производственных ситуациях, основанные на использовании метода динамического программирования и логических функций.

   3. Программное обеспечение, реализующее разработанные модели и алгоритмы ситуационного управления в информационных системах авиаремонтного предприятия.

   4. Опыт создания и методика внедрения разработанного типового математического и программного обеспечения как составной части системы управления авиаремонтного предприятия.

   Реализация и внедрение результатов исследований. Основные теоретические положения диссертационной работы в виде постановок задач, математических моделей, методик, алгоритмов и комплексов программ были внедрены в структурных подразделениях предприятия

   ОАО «356 Авиационный ремонтный завод» (г. Энгельс), использованы в учебном процессе специальности 22.02.20 «Автоматизированные системы обработки информации и управления» Саратовского государственного технического университета, а также применены при решении ряда других важных народнохозяйственных задач.

   Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались в 2010-2012 гг. на ряде конференций и научных семинарах различного уровня: Международной конференция «Перспективные компьютерные, управляющие и телекоммуникационные системы для железнодорожного транспорта Украины» (Алушта, 2010); XXV Международной конференции «Математические методы в технике и технологиях, ММТТ - 25» (Саратов, 2012); Всероссийской научной конференции «Проблемы управления в социально-экономических и технических системах» (Саратов, 2012); на семинаре «Критические компьютерные технологии и системы» Харьковского аэрокосмического университета им. Жуковского; на научных семинарах кафедр «Системотехника» и «Информационные системы» Саратовского государственного технического университета; на кафедре «Дискретная математика и математическая кибернетика» Саратовского государственного университета; на научно-практических семинарах лаборатории «Системные проблемы автоматизации и управления в машиностроении» Института проблем точной механики и управления РАН.

   Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 8 научных работах, 3 из них изданы в ведущих научных журналах, рекомендованных ВАК РФ.

   Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав с выводами, заключения, списка литературы из 204 наименований и приложения. Объем работы составляет 149 страниц, в том числе 130 страниц основного текста. В работе 40 рисунков и 12 таблиц.

   Похожие диссертации на Модели и алгоритмы управления производственными процессами ремонта вертолетов

   

   Разработка моделей и алгоритмов многомерного анализа процессов в управлении качеством на предприятииГолованов Виктор Владимирович

   Модель и алгоритмы распределенной обработки больших массивов данных в управлении процессами материально-технического обеспечения производства на примере ОАО "Сургутнефтегаз"Главин, Александр Николаевич

   

   Математические модели, методы и алгоритмы создания учебно-тренировочных модификаций вертолетов на базе существующих образцовМатвеев Илья Валерьевич

   Модели и алгоритмы принятия решений в управлении высокотехнологичным проектомСомов, Александр Сергеевич

   Оптимальное управление объектами системы машинного водоподъема. Модели и алгоритмыРузиев, Улугбек Таирович

   

   Модели и алгоритмы распределения общих ресурсов при управлении инновациями реструктурированного предприятия ВПК Клешков Владимир Михайлович

   

   Модели и алгоритмы прогнозирования для поддержки принятия решений при управлении электропотреблением промышленных предприятийКолоколов, Максим Владимирович

   

   Разработка и исследование методов и алгоритмов оптимизации процесса обработки деталей и заготовок на станках с числовым программным управлениемСидорчик Елена Владимировна

   

   Модели, алгоритмы и реализация нейронных сетей в многопроцессорных и распределенных вычислительных средахПлотникова Наталья Павловна

   Модели, алгоритмы и программное обеспечение систем управления роботами в динамической средеТрипольский, Павел Эдуардович