П 1. Разработка целевого задания (рук. Проф. Горнев В.ф.)

Техническое задание представляет собой совокупность данных, определяющих требования к характеристикам проектируемой системы. Под целевым заданием на проектирование системы понимается детальное техническое задание, дополненное совокупностью производственных знаний, необходимых для проектирования системы. Поскольку знания представляются, как правило, в параметризованном виде, то эта совокупность охватывает знания, необходимые для целого класса изделий, т.е. представляет интеллектуальную среду проектирования изделий определенного класса. Как известно из курсов «Моделирование ТП и ПП» и «Проектирование КИП», она представляется совокупностью таблиц состояний системы проектирования.

Согласно методологии ТУРБО проектирование промышленной системы заключается в проектирования модели процедуры проектирования модели объекта, обладающего заданными свойствами. Проектирование модели процедуры, как правило, осуществляется поэтапно. Каждому этапу, или стадии разработки соответствует своя модель, полная информация о которой заносится в таблицу, называемую таблицей состояний. Разбиение процедуры проектирования на отдельные стадии и состояния является неформальным актом, и проводится проектантом самостоятельно на основе руководящих материалов предприятия заказчика или на основе личного опыта эксперта – специалиста предприятия.

Формализация моделей отдельных стадий проектирования основывается на унифицированных моделях перехода и процедур (см. курс “Моделирование ТП и ПП”). На рис..№ показана форма таблицы состояния. Форма и методика ее заполнения остаются постоянными для проектных задач любого уровня и содержания.

Для формирования состояний системы целесообразно использовать опыт эксперта в предметной области, который раньше проектировал подобные системы. Это обеспечит получение необходимых знаний от эксперта для осуществления законченного проектирования в любом случае (оптимальном или не оптимальном). Кроме того, это позволит формализовать знания эксперта, которые ранее не были формализованы. В дополнение к этому, методика получения экспертных знаний реализует законченный процесс получения знаний от эксперта.

Так например, для процесса создания ГАУ стадиями проектирования и состояниями могут быть: – 0 стадия – формализация технического задания;

1-ая Стадия: Разработка архитектуры системы (верхний уровень);

2 –ая стадия: Разработка системы управления ГПЯ.

3-я стадия: Разработка ПТМ КИД

Если в задании на проект (рабочий этап проектирования) входит разработка модуля КИД, дифференциация структуры (проектирования сверху вниз) на этом заканчивается

Надо отметить, что все этапы проектирования, перечисленные в пункте … выполняются для каждого уровня системы, Состав и последовательность этапов для всех уровней проектирования одинаковы, разница может находиться только в содержательной части.

В таблице представлены все элементы унифицированной модели (1 ст.), их формализованное семантическое представление (2 ст.) и, если известно, математическое или логическое (3 ст.). В 4-ом столбце показаны источники получения формализованных знаний и в последнем столбце содержится информация об объеме работ, которые надо дополнительно провести для получения и формализации всей необходимой совокупности знаний, необходимых для решения задачи и, в том числе, для автоматического решения. Таблица состояния содержит достаточную и неизбыточную информацию о модели решения производственной задачи. Таким решением является совокупность управляющих элементов или оператор управления R _.

Рис. П1. Форма представления таблицы состояний

Он служит в качестве вспомогательного средства для формирования в каждый момент обобщенного времени по определенным правилам текущего управления. Форма таблицы не изменяется для производственных задач любого уровня и содержания. Совокупность таблиц состояний решения определенной производственной задачи составляет интеллектуальную среду решения этой задачи, поскольку содержит весь необходимый состав знаний для решения задачи и уровень их формализации. Подробнее см. «ТУРБО ИП методология».

В общем случае нахождение оператора – задача сложная. В ряде случаев она может стать предметом самостоятельного научного исследования. Формирование полного целевого задания на всю систему проектирования и ее элементы задача очень трудоемкая и составляет основную долю затрат времени концептуально этапа. Однако эти затраты окупаются сокращением времени на остальные этапы проектирования, уменьшением количества итераций, и, главное, отсутствием или значительным сокращением количества ошибочных решений на последующих этапах. Это обеспечивает высокую надежность и эффективность полученных решений. В дипломном проекте допускается разработка только части общего ЦЗ, касающейся проектируемых на техническом и рабочем уровнях элементов системы.

Методические аспекты формирования целевого задания, этапы и подходы, описаны в методическом пособии по проектированию КИП (См. материалы дисциплины “Проектирование КИП”).

В список документов концептуального этапа проектирования должны входить:

1. Техническое задание, включающее также описание архитектуры и состава верхнего уровня проектируемой системы, основные функции, реализуемые системой, дерево целей, рекомендуемую систему аналогов.

2. Диаграммы IDEF0 (to be) верхнего уровня системы или список функций по методологии UML;

3. Структурные схемы архитектуры системы для ее верхнего уровня.

4. Целевое задание, включающее перечень и таблицы состояний проектируемой системы заданного уровня.

5. Аналитическая записка, включающая общесистемные принципы, положения, схемы, методы, методологию проектирования, обоснование и рекомендации по целесообразности и уровню автоматизации проектных работ;

6. Другие документы (по желанию студента или по требованию руководителя проекта)

П 2. Исследование методов решения и разработка алгоритма задачи «Корректировка текущего распределения работ» (рук. Проф. Горнев В.Ф.)

Дано:

N работ, и M исполнителей,

Каждая работа характеризуется своей расчетной трудоемкостью T_i. (начальная матица M_нач), каждый исполнитель – вероятностью P_j(t) отказа и вероятностью восстановления после отказа. Исполнитель может выполнять некоторые работы с интенсивностью . (см. М_И=[ ] матрица интенсивности работ). Имеется первоначально разработанный план выполнения заказа, составленный оптимально, но без учета возможности неработоспособности исполнителя и без его перегрузки.

Требуется найти правило (оператор управления) R_y формирования матрицы M_CМ[ii]. текущих сменных работ, минимизирующего время отклонения от планового срока выполнения всего заказа T_зак при выполнении заданных значений характеристик конечного состояния системы и текущих ограничений

t - текущее время в сменах и часах.

Допускается 10% перегрузка исполнителя. Так же допускается передача работ от одного исполнителя к другому.

Рис …. 1. Варианты выполнения работ исполнителями

Разработка модели:

Каждый исполнитель может выполнять определенный набор работ, что указано на рисунке ….1 линиями. Причем каждый исполнитель может выполнять работы с определенной интенсивностью . Это может быть описано в виде графа или матрицы интенсивности М_И[ ] (см. рис ….2).

Матрица интенсивности размерностью , формируется исходя из возможности исполнить ту или иную работу определенным исполнителем и оценивается режимом интенсивности . Знак «0» в М_И говорит о невозможности j исполнителем выполнить i работу.

			…	N
			…
			…
…	…	…	…	…
M			…

Рис.2 Вид матрицы интенсивности

Заказ (совокупность работ) должен быть выполнен за время Т_зак, при этом Т_зак >Т_см. Управлением является распределение имеющихся работ по присутствующим исполнителям с учетом матрицы М_И[ ]. ( Производится построение матрицы L^см_ij (L^см.п_ij – плановое, L^см.р_ij – реальное).

Состояние системы постоянно, т.е. общий списочный состав исполнителей и работ не меняется.

Постановка задачи может быть следующей:

Обеспечить текущее управление таким образом,

1. чтобы время выполнения всего заказа было минимальным;

2. чтобы отклонение от планового срока было минимальным

3. чтобы количество исполнителей было минимальным

4. чтобы общее время перегрузки было минимальным

Эти задачи близки к транспортной задаче, но есть отличия:

1. ;

2. Работы N – могут выполняться частями;

3. Заранее не известен текущий состав исполнителей и работ.

4. Присутствуют вероятностные зависимости

Поэтому, решение методом транспортной задачи (метод линейного программирования) не возможно.

Рассмотрим решение поставленной задачи (вариант 2) на основе методологии ТУРБО.

1) Заполним таблицу состояния (рис.4)

Входные управляющие воздействия, X_у – в данном случае представляют собой матрицу L^см_ij распределения работ по исполнителям для текущей смены.

Возмущающие воздействия, X_f - в данном случае представляют собой список исполнителей L^см_i не готовых к работе в текущую смену.

Область допустимых управлений определяется условиями ограничений:

1) В список исполнителей могут попасть исполнители только из списка L_общ,j но

2)не могут попасть исполнители, входящие в список L^см_{i ,} .

3) Распределению подлежат только работы, имеющие положительную оставшуюся трудоемкость. Матрица текущих работ M_тек с указанием оставшихся трудоемкостей формируется в процессе работы из начальной M_нач вычитанием трудоемкостей, выполненных работ.

4)Реальная трудоемкость работ любого исполнителя в смену не должна превышать сменного времени в часах с учетом 10% перегрузки, что отражают матрицы сменной загрузки исполнителей (M_пл1, M_пл2, M_тек)

5) Все элементы матрицы должны соответствовать элементам матрицы, со значениями интенсивностей не равных 0.

Интегральные выходные характеристики У_{И .} Могут быть:

· время выполнения заказа; T_зак=

· коэффициент использования; k_исп=N_ф/N_к

· Cредний коэффициент загрузки исполнителей k_заг = T_Фj /T_К;

1 Конечное отклонение от планового времени выполнения заказа,

· Количество выполненных работ

· Общая расчетная трудоемкость выполненных работ

Текущие выходные характеристики

У_Т – суммарная интенсивность выполняемых работ,

Сменная загрузка исполнителей,

Количество исполнителей в смену

Количество и номера выполняемых работ

Критерий оптимальности, Q – берется из массива интегральных выходных характеристик У_И.

Оценочный период определяемый, условием окончания процесса q - выбирается из массива интегральных выходных характеристик У_И. Например, условием равенства количества выполненных и плановых работ заказа.

Область допустимых решений, Ц – так же определяется из массива интегральных выходных характеристик У_И, путем наложения условия на принимаемую как существенную характеристику У_И.

Оператор перехода F представляет собой оператор приращения У_И в течение смены.

Обобщенное время t - календарное время в часах или сменах.

Решение:

Решение можно найти в материалах лекций по моделированию.

В данном случае решением может быть правило или алгоритм: Если имеется отклонение от плана, то 1) изменение плана вести только для работ, не обеспеченных исполнителями, 2) назначить исполнителей этих работ из числа исполнителей (из числа незадействованных по списку и с учетом допустимой перегрузки), имеющих наибольший коэффициент при соблюдении условий текущих ограничений. 3) Откорректировать полученное решение по значению сменной трудоемкости, стремясь к выходу на плановое задание с учетом дополнительных краевых условий. 4) Промоделировать по разработанной модели работу в течении смены и оценить результат, если расхождение с планом увеличивается и превышает М%, то применить процедуру ко всему списку исполнителей.

Полученное решение позволяет нам в каждой смене, по определенным правилам, давать список распределения работ. Конечно, вручную это делать сложно, но полученная формализация позволит создать программную поддержку..

Элемент модели	Элемент задачи	Представления знаний	Источник знаний	Уровень формализации
U	-	-	-	-
Xу	Матрица сменного распределения работ по исполнителям	Lсм.рij	Методика проектирования КИП, РМП	Полная формализация
Xf	Список не готовых к работе исполнителей	Lсмi	Методика проектирования КИП	Полная формализация
YТ	Интенсивности выполняемых в смену работ (частные и обшая)	,	Расчет	Полная и частичная формализация
G	Смотри перечень текущих ограничений	МИ Lсм.рij	Методика проектирования КИП + Эксперимент	Требуется экспериментальная проверка реального значения вероятности
YИ	Смотри перечень интегральных характеристик			Частичная формализация
Ф	Смотри краевые условия	Трудоемкость , где С – трудоемкость Время выполнения T = Кол-во смен ´ t, где t – время выполняемых работ Коэффициент загрузки: Общий Kзагр.общ = По каждому исполнителю Kзагр.i =	Методика проектирования КИП	Полная формализация
Q	Отклонение времени выполнения заказа от плана	Определяется массивом интегральных выходных характеристик УИ	Методика проектирования КИП	Полная формализация
t	Время в сменах		Методика проектирования КИП	Полная формализация
Q	Общее количество выполненных работ		Методика проектирования КИП	Полная формализация
Rу	Смотри решение

Приведенная выше таблица состояния содержит все сведения необходимые для реализации процесса имитационного моделирования. На основании анализа таблицы можно утверждать,