Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям
На правах рукописи
Затонский Андрей Владимирович
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОЗИЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМАМИ СО СКРЫТЫМИ СВОЙСТВАМИ
Специальность 05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (промышленность)
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук
Подписано в печать 16.09.08 Формат 60х84/16. Усл. печ. л. 1,86. Тираж 100 экз.
Заказ __________ Издательство Владимир, 2008 Владимирского государственного университета 600000, г. Владимир, ул. Горького, 45. Затонский, А.В. Концепция информационной системы поддержки технического обслу
Работа выполнена на кафедре Информационных систем и информационного живания и ремонтов оборудования / А.В. Затонский, Д.А. Малышевский // Молодежная менеджмента Владимирского государственного университета. наука Верхнекамья: материалы 3 региональной конференции. - Березники: БФ ПГТУ, 2006. - С. 95Ц97.
46. Затонский, А.В. Оценка эффективности и моделирование движения общественного транспорта / А.В. Затонский, А.М. Антонова // Молодежная наука Верхнекамья: материаНаучный консультант - Заслуженный деятель науки Российской Федерации, лы 3 региональной конференции. - Березники: БФ ПГТУ, 2006. - С. 122Ц124.
доктор технических наук, профессор 47. Затонский, А.В. Оптимальное позиционное управление социально-техническими системами / А.В. Затонский // Сб. научн. трудов Наука в решении проблем Верхнекамского Костров Алексей Владимирович промышленного региона, выпуск 5. Березники: БФ ПГТУ 2006. - С. 138Ц163.
48. Затонский, А.В. Автоматизация и управление техническим обслуживанием и ремонтом технологического оборудования / А.В. Затонский, В.Ф. Беккер, И.В. Панасюк // Сб. на
Официальные оппоненты: Заслуженный деятель науки Российской Федерации, учн. трудов Наука в решении проблем Верхнекамского промышленного региона, выдоктор технических наук, профессор пуск 5. Березники: БФ ПГТУ, 2006. - С. 163Ц171.
49. Затонский, А. В. Методы решения задач идентификации объектов в позиционных систеКоростелев Владимир Федорович мах регулирования / Ю.П. Кирин, В.Ф. Беккер, А.В. Затонский, Н.В. Бильфельд // Сб. научн. трудов Наука в решении проблем Верхнекамского промышленного региона, выдоктор технических наук пуск 5. - Березники: БФ ПГТУ, 2006. - С. 198Ц204.
Давыдов Николай Николаевич 50. Затонский, А.В. Математическое моделирование технологии и концепция построения графика планово-предупредительных работ / А.В. Затонский, М.В. Беккер, А.Ф. Шориков // Сб. научн. трудов Наука в решении проблем Верхнекамского промышленного региодоктор технических наук, профессор на, выпуск 5. - Березники: БФ ПГТУ, 2006. - С. 277Ц283.
Осипов Юрий Романович 51. Затонский, А.В. Программа расчета теплового состояния двумерного тела / А.В. Затонский, Р.А. Козодой / Молодежная наука Верхнекамья: материалы 4 региональной конфе ренции. - Березники: БФ ПГТУ, 2007. - С. 83Ц91.
52. Затонский, А. В. Разработка технологии и системы управления температурой реакционВедущая организация - Научно-исследовательский институт управляющих ной массы губчатого титана / Ю.П. Кирин, В.Ф. Беккер, А.В. Затонский, Н.В. Бильфельд // Математические методы в технике и технологиях: Международ. науч. конф.: сб. науч.
машин и систем (ОАО НИИУМС) г. Пермь тр. Вып 20. - Ярославль, 2007. - Т.7. - С.262Ц265.
53. Затонский, А.В. Синтез экспертных систем управления социально-техническими системами / А.В. Затонский //Математические методы в технике и технологиях: Международ.
науч. конф.: сб. науч. тр. Вып 20. - Ярославль, 2007. - Т.8. - С.6Ц10.
Защита состоится л24 декабря 2008 года, в 16.00 часов, на заседании диссер54. Затонский, А.В. Эффективное представление информации, обеспечивающей деятельность филиала вуза / А.В. Затонский, С.А. Варламова // Математические методы в технитационного совета Д.212.025.01 при Владимирском государственном университеке и технологиях: Международ. науч. конф.: сб. науч. тр. Вып 20. - Ярославль, 2007. - те по адресу: 600000, г. Владимир, ул. Горького, 87, ауд. 211-1. Т.9. - С.220Ц226.
55. Затонский, А.В. Информационно-управляющая система филиала вуза как неотъемлемый Автореферат размещен на сайте www.vak.ed.gov.ru элемент системы качества образования / А.В. Затонский, С.А. Варламова // Фундаментальные исследования. - № 12 (часть третья), 2007. - С. 447Ц456. Затонский, А.В. Программа расчета теплового состояния произвольного двумерного объекта / А.В. Затонский, Р.А. Козодой // Фундаментальные исследования. - №12 (часть треС содержанием диссертации можно ознакомиться в библиотеке Владимирскотья), 2007. - С. 442Ц447.
го государственного университета.
57. Затонский, А.В. О стратегии разработки информационной системы обеспечения деятель ности ВУЗа / А.В. Затонский // Сб. научн. трудов Наука в решении проблем Верхнекамского промышленного региона, выпуск 6. - Березники: БФ ПГТУ, 2007. - С. 155Ц162.
Автореферат разослан л___ сентября 2008 г.
58. Затонский, А. В. Теория управления в системе управления ВУЗом и анализе качества образования / С.А. Варламова, А.В. Затонский, В.Ф. Беккер // Сб. научн. трудов Наука в решении проблем Верхнекамского промышленного региона, выпуск 6. - Березники: БФ ПГТУ, 2007. - С. 196Ц208.
59. Затонский, А. В. Информационная система научно-исследовательской работы студентов / Е.В. Иванова, А.В. Затонский // Сб. научн. трудов Наука в решении проблем Верхнекам
Ученый секретарь ского промышленного региона, выпуск 6. - Березники: БФ ПГТУ, 2007. - С. 250Ц252.
диссертационного совета профессор, д.т.н. Р. И. Макаров 31. Затонский, А. В. Идентификация объектов в позиционных системах регулирования /
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Ю.П. Кирин, В.Ф. Беккер, А.В. Затонский, Н.В. Бильфельд // Проблемы и перспективы развития химической промышленности на Западном Урале: Сб. науч. трудов. - Пермь:
В диссертации изложены опубликованные, апробированные и внедренПГТУ, 2003. - Т.2. - С.111Ц114.
32. Затонский, А. В. Опыт идентификации объектов по автоколебательным режимам позици- ные в практику управления предприятиями различных отраслей за период онных систем управления / Ю.П. Кирин, В.Ф. Беккер, А.В. Затонский, Н.В. Бильфельд // 1997Ц2008 гг. основные научные положения и результаты решения важной для Математические методы в технике и технологиях: Сб. трудов XVI Междунар. науч.
конф. - Ростов-на-Дону, 2003. - Т.6. - С.131-134.
условий современной России научной проблемы создания методологии пози33. Затонский, А. В. Комбинированное позиционное управление процессами получения губционного управления специфическим классом сложных систем. Исследование чатого титана / Ю.П. Кирин, В.Ф. Беккер, А.В. Затонский, Н.В. Бильфельд // Сб. научн.
трудов Наука в решении проблем Верхнекамского промышленного региона, выпуск 3. - выполнено в круге научных идей автора и базируется на трудах по управлению, Березники: БФ ПГТУ, 2003. - С.161Ц174.
разработке и использованию информационных систем, системному анализу, 34. Затонский, А. В. Программное управление вакуумной сепарацией губчатого титана / Ю.П. Кирин, В.Ф. Беккер, А.В. Затонский, Н.В. Бильфельд // Математические методы в анализу и синтезу систем управления. Этим вопросам уделяли внимание Ю.П.
технике и технологиях: Материалы 17-й международной научной конференции. - КостАдлер, Е.И. Альтман, В.С. Анфилатов, В.И. Арнольд, В.С. Балакирев, Л.А. Бахрома, 2004. - Т.6. - С.131Ц134.
35. Затонский, А. В. Синтез импульсной позиционной системы управления нестационарным валов, Р. Бергман, Л. фон Берталанфи, И.П. Болодурина, В.Н. Волкова, А.И. Гаобъектом / Ю.П. Кирин, В.Ф. Беккер, А.В. Затонский, Н.В. Бильфельд // Математические методы в технике и технологиях: Материалы 18-й международной научной конферен- лушкин, В.А. Грабауров, А.А. Денисов, В.В. Дик, Е.В. Егоров, С.В. Емельянов, ции. - Казань, 2005. - Т.10. - С.44Ц47.
Е.Н. Жильцов, Е.З. Зиндер, В.М. Зуев, Р.Е. Калман, Г.Н. Калянов, А.М. Кар36. Затонский, А.В. Интерфейс программы расчета теплового состояния объекта / А.В. Затонский, Р.А. Козодой // Молодежная наука Верхнекамья: материалы 2 региональной минский, В.В. Кафаров, В.Ф. Корнюшко, А.В. Костров, Н.Н. Красовский, Г.К.
конференции. - Березники: БФ ПГТУ, 2005. - С. 81Ц83.
Круг, Г.Г. Куликов, О.В. Логиновский, О.Б. Максимов, П.В. Нестеров, Е.Г.
37. Затонский, А. В. Управление тепловым режимом конденсатора при вакуумной сепарации магниетермической реакционной массы / Ю.П. Кирин, В.Ф. Беккер, А.В. Затонский, Н.В.
Ойхман, А.А. Первозванский, Л.С. Понтрягин, Э.В. Попов, И.В. Прангишвили, Бильфельд // Сб. научн. трудов Наука в решении проблем Верхнекамского промышленВ.Я. Ротач, А.Я. Савельев, С.В. Черемных, Л.И. Якобсон и др. Вместе с тем, не ного региона, выпуск 4. - Березники, 2005. - С. 259Ц262.
38. Затонский, А. В. Методология анализа и синтеза позиционного управления нестационарвсе теоретические результаты этих работ могут быть непосредственно испольными технологическими объектами / Ю.П. Кирин, В.Ф. Беккер, А.В. Затонский, Н.В.
Бильфельд // Математические методы в технике и технологиях: Материалы 19-й между- зованы в практике управления, что обусловило необходимость дальнейших иснародной научной конференции. - Воронеж, 2006. - Т.6. - С.121Ц123.
следований.
39. Затонский, А.В. Моделирование и оптимизация информационной системы проведения ремонтов технологического оборудования / А.В. Затонский, Д.А. Малышевский М.В.
Актуальность. В России достаточно много городов с развитой промышБеккер// Математические методы в технике и технологиях: Материалы 19-й международленностью, для которых градообразующими являются несколько различных ной научной конференции. - Воронеж, 2006. - Т.7. - С.231Ц235.
40. Затонский, А.В. Эффективность и критерии оптимальности движения общественного предприятий, что определяет многие социальные аспекты жизни города. Встретранспорта / А.В. Затонский, А.М. Антонова // Математические методы в технике и технологиях: Материалы 19-й международной научной конференции. - Воронеж, 2006. - чаются также компактные территориально-промышленные комплексы (ТПК), в Т.7. - С.143Ц145.
том числе, Березниковско-Соликамский в Пермском крае, специфика которых 41. Затонский, А.В. Информационная система обеспечения качества образования в ВУЗе / А.В. Затонский, Н.С. Калинина // Математические методы в технике и технологиях: Мавлияет на все вопросы развития территории, включая кадровое обеспечение териалы 19-й международной научной конференции. - Воронеж, 2006. - Т.4. - С.173-177.
деятельности, инфраструктурные решения, транспортное обеспечение, связь и 42. Затонский, А.В. Моделирование информационной системы обеспечения учебного процесса / А.В. Затонский, С.А. Мясникова, А.В. Суслина// Математические методы в технидр. Так, градообразующими в Березниках являются ОАО Уралкалий (4 предке и технологиях: Материалы 19-й международной научной конференции. - Воронеж, 2006. - Т.4. - С.230Ц232. приятия, 14,5 тысяч работников), ОАО Азот (5,5 тысяч работников), ОАО 43. Затонский, А.В. Моделирование и оптимизация информационной системы ремонтов техБерезниковский содовый завод (6 тысяч работников), филиал Ависма корнологического оборудования / А.В. Затонский, М.В. Беккер // Материалы II Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов. - Екатеринбург: Уральпорации ВСМПО-Ависма (9,5 тысяч работников), расположенные по периский гос. лесотех. ун-т, 2006. - С. 226Ц229.
метру города. В отличие от городов с одним основным промышленным пред44. Затонский, А.В. Особенности реинжиниринга информационных систем поддержки техобслуживания и ремонта / А.В. Затонский // Современные проблемы экономики и новые приятием или с неразвитой промышленностью, в подобных ТПК именно комтехнологии исследований: межвуз. сб. науч. трудов. - Владимир, 2006. - Ч.2. - С. 240-244.
плекс взаимодействующих предприятий определяет особенности города как 32 32 34 монтами технологического оборудования // Затонский А.В., Бильфельд Н.В., Беккер сложной системы. Возникающие при этом задачи управления являются многоВ.Ф., Плехов П.В., Кривоногова М.Ю.
критериальными, а постановка их обычно неоднозначна.
16. Свидетельство об отраслевой регистрации разработки № 9893 от 29 января 2008 г. Информационная система учета показаний индивидуальных приборов учета // Затонский На предприятиях комплекса и в их окружении можно выделить множестА.В., Снегирев П.Э.
во сложных систем со скрытыми свойствами, важных как с точки зрения про17. Свидетельство об отраслевой регистрации разработки № 9893 от 29 января 2008 г. Информационная система учета научно-исследовательской работы студентов / Затонский мышленности комплекса, так и страны в целом, национальной экономики, реаА.В., Иванова Е.В.
изации социальной политики и т.д. К ним относятся:
18. Свидетельство об отраслевой регистрации разработки № 9889 от 29 января 2008 г. Информационная система составления расписания общественного транспорта COPOT Х технические (физические) системы с ненаблюдаемыми или неточно измеSilver // Затонский А.В., Вогулякова А.Е.
ряемыми переменными;
19. Свидетельство об отраслевой регистрации разработки № 9926 от 29 января 2008 г. Информационная система автоматизации филиала ВУЗа // Затонский А.В.,Варламова С.А., Х социальные системы, в которых возникает сложность даже при определении Суслина А.В., Титякова М.А., Пантелеева Т.В., Редругин О.Ю., Иванова Е.В.
и однозначной формулировке миссии;
В прочих изданиях Х социально-экономические системы, для которых естественной является не20. Затонский, А.В. Интраскопия аппарата восстановления титана / А.В. Затонский // Математические методы в химии и технологиях: Материалы XI Междунар. науч. конф. - Влаопределенность или неточность идентификации внутренних связей;
димир, 1998. - С.74.
Х социально-технические системы, представляющие симбиоз социально21. Затонский, А.В. Модель теплового состояния аппарата сепарации губчатого титана / А.В.
Затонский // Сб. научн. трудов Наука в решении проблем Верхнекамского промышленэкономических и технических систем;
ного региона. - Березники: БФ ПГТУ, 1998. - С. 22. Затонский, А.В. Особенности аппроксимации граничных условий в модели процесса сеХ системы с активными элементами, в частности многоагентные системы и парации губчатого титана / А.В. Затонский //Математические методы в технике и техносистемы с экспертными элементами;
огихях: Материалы 13 Междунар. науч. конф. - Т.6. - СПб, 2000. - С. 31.
23. Затонский, А. В. Идентификация математических моделей нестационарных объектов Х разнообразные биологические и экологические системы и другие.
управления / Ю.П. Кирин, В.Ф. Беккер, А.В. Затонский, Н.В. Бильфельд // МатематичеВ качестве примеров систем со скрытыми свойствами далее в настоящей ские методы в химии и технологиях: Материалы XIV Междунар. науч. конф.- Смоленск, 2001.- T.2.- С.92Ц94.
работе рассматриваются:
24. Затонский, А.В. Составление и оптимизация расписания движения общественного транспорта / А.В. Затонский, В.Ф. Беккер // Молодежная наука Прикамья: областная науч.
Х локальная промышленная (техническая) система процесса сепарации губчаконф. молодых ученых. - Пермь: ПГТУ, 2000.- Т.1.- С. 96.
того титана;
25. Затонский, А. В. Постановка задач оптимизации магнийтермической технологии губчатого титана / Ю.П. Кирин, В.Ф. Беккер, А.В. Затонский, Н.В. Бильфельд // Проблемыи перХ комплексная промышленная система производства ремонтов оборудования спективы развития химических технологий на Западном Урале. - Пермь, 2001.- С.148-151.
крупного химико-технологического предприятия;
26. Затонский, А. В. Управление вакуумной сепарацией губчатого титана с применением систем переменной структуры / Ю.П. Кирин, В.Ф. Беккер, А.В. Затонский, Н.В. БильХ обеспечивающая промышленная система с активным (экспертным) элеменфельд // Математические методы в химии и технологиях: Материалы XV Междунар. натом: система управления движением городского общественного транспорта. уч. конф.- Тамбов, 2002.- T.9.- С.210Ц214.
27. Затонский, А. В. Концептуальная модель состояния аппарата сепарации губчатого титана Х система подготовки кадров ТПК: управление качеством образования в фи/ Ю.П. Кирин, В.Ф. Беккер, А.В. Затонский, Н.В. Бильфельд // Сб. научн. трудов Наука в решении проблем Верхнекамского промышленного региона, выпуск 2. - Березники: БФ лиале высшего учебного заведения;
ПГТУ, 2002. - С.106Ц108.
Несмотря на внешнюю разнородность, все эти системы объединяются 28. Затонский, А. В. Современные направления совершенствования и развития производства губчатого титана / Ю.П. Кирин, В.Ф. Беккер, А.В. Затонский, Н.В. Бильфельд // Титан.
двумя определяющими признаками:
№2, 2003. - С.24Ц28.
Х позиционный принцип управления; 29. Затонский, А. В. Адаптивное позиционное регулирование с идентификацией / Ю.П. Кирин, В.Ф. Беккер, А.В. Затонский, Н.В. Бильфельд // Математические методы в технике и Х недоступность важной с точки зрения управления информации для технологиях: Материалы 16 Междунар. науч. конф. - Ростов на Дону, 2003. - Т.2. - С.85 - 88.
системы управления (СУ).
30. Затонский, А. В. Концепция комплексного совершенствования магнийтермического производства губчатого титана / Ю.П. Кирин, В.Ф. Беккер, А.В. Затонский, Н.В. Бильфельд // Металлургия редких и цветных металлов. Материалы II Междунар. конф. - Красноярск, 2003. - Т.2. - С.100Ц101.
2 2 4 8. На основании результатов диссертации создано и внедрено несколько круп- В дальнейшем предлагается называть подобные системы консильными1.
ных информационно-управляющих систем в разных отраслях, по ним полу- К консильным системам (КС) относятся многие сложные производственчено 5 свидетельств о государственной регистрации программ для ЭВМ. ные, технические, управленческие и общественные системы, которые включают: технические средства; программные средства; некоторое активное физичеОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ ское окружение; людей; правила, часть из которых может быть не записана, но Монографии понимается и признается всеми компонентами системы; законы и правила, 1. Затонский, А.В. Позиционное управление в сложных системах / А.В. Затонский, Ю.П.
внешние по отношению к системе; данные и структуры данных.
Кирин, В.Ф. Беккер. - Пермь: БФ ПГТУ, 2008. - 150 с.
2. Затонский, А.В. Совместное проектирование технологии и системы управления вакуум- Цель диссертационной работы - разработка основ теории консильных ной сепарацией губчатого титана / А.В. Затонский, Ю.П. Кирин, В.Ф. Беккер. - Пермь: БФ систем и методов позиционного управления ими, что обеспечит решение мноПГТУ, 2008. - 124 с.
гих важных задач в различных отраслях, связанных с повышением производиВ изданиях из перечня ВАК 3. Затонский, А. В. Построение моделей динамики в системах управления процессами протельности, или безопасности, или экономической эффективности, или других изводства / Ю.П. Кирин, А.В. Затонский, Н.В. Бильфельд, В.Ф. Беккер // Вестник Косткритериальных показателей промышленных предприятий и их градообразуюромского государственного университета им. Н.А. Некрасова, том 12. - Кострома 2006. - С. 43Ц47.
щих комплексов.
4. Затонский, А. В. Социально-технические системы как класс позиционно-управляемых Для достижения указанной цели поставлены и решены следующие задачи:
объектов / А.В. Затонский, В.Ф. Беккер, И.В. Панасюк // Вестник Костромского государственного университета им. Н.А. Некрасова, том 12. - Кострома 2006.- С. 59Ц61.
Х обосновать выделение КС как специфического класса сложных систем;
5. Затонский, А. В. Оптимизация модели информационной системы поддержки техобслуживания и ремонта оборудования / А.В. Затонский // Информационные технологии. - № 3, Х выполнить системный анализ КС как объекта управления, исследовать их 2007. - С. 2Ц7.
свойства, закономерности, особенности, показатели качества;
6. Затонский, А. В. Совместная разработка технологии и системы управления вакуумной сепарацией губчатого титана / Ю.П. Кирин, А.В. Затонский, Н.В. Бильфельд, В.Ф. Беккер Х разработать теоретические основы управления КС;
// Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. - № 9, 2007. - С. 7Ц10.
7. Затонский, А. В. Использование самоорганизующихся систем при управлении ремонтами Х применить разработанные методы для управления различными КС.
технологического оборудования / Н.В. Бильфельд, А.В. Затонский // Проблемы теории и Таким образом, основным содержанием работы являются теоретические практики управления. - №; 12, 2007. - С.70Ц74.
8. Затонский, А. В. Идентификация системы управления трудовыми ресурсами замкнутого и прикладные исследования системных связей и закономерностей функционитерриториально-промышленного комплекса / А.В. Затонский // Управление персоналом. - рования и развития КС с учетом отраслевых особенностей, ориентированные на № 1, 2008. С.44Ц45.
9. Затонский, А. В. Теоретический подход к управлению социально-техническими системаповышение эффективности управления КС. Решена проблема разработки и ми / А.В. Затонский // Программные продукты и системы. - № 1, 2008. С. 29Ц32.
10. Затонский, А. В. Синтез систем управления сложными техническими системами / А.В. применения методов системного анализа сложных объектов, обработки инфорЗатонский // Горный информационно-аналитический бюллетень. - № 2, 2008. С. 82Ц86.
мации, целенаправленного воздействия на объекты с целью повышения их эф11. Кирин, Ю.П. Качественный анализ динамики позиционного регулирования температуры процесса восстановления титана / Ю.П. Кирин, А.В. Затонский, Н.В. Бильфельд, В.Ф.
фективности.
Беккер // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. - № 8, 2008. - С. 24Ц26.
Методы исследования. Теоретической и методологической основой дис12. Кирин, Ю.П. Критерий окончания процесса вакуумной сепарации губчатого титана Ю.П.
Кирин, А.В. Затонский, Н.В. Бильфельд, В.Ф. Беккер // Автоматизация и современные сертационного исследования являются методы структурного и системного анатехнологии. - № 6, 2008. - С. 13Ц17.
13. Кирин, Ю.П. Постановка и решение задачи идентификации технологических процессов в лиза, теории множеств, дифференциального и интегрального исчисления, чиспроизводстве губчатого титана / Ю.П. Кирин, А.В. Затонский, В.Ф. Беккер, С.Л. Краев // ленные методы, методы оптимизации, теории управления, общей теории сисПроблемы управления. - № 5, 2008. - С. 23Ц28.
14. Затонский, А.В. Оценка влияния внешних связей филиала вуза на качество потока абитутем, теории информационных систем, экономического анализа.
риентов / А.В. Затонский, С.А. Варламова // Горный информационно-аналитический Научные положения, выносимые на защиту, и их новизна.
бюллетень. - № 6, 2008. С. 28Ц33.
1. Основы теории КС, идентификации звеньев, анализа и синтеза информациСвидетельства об официальной регистрации программ для ЭВМ 15. Свидетельство об отраслевой регистрации разработки № 9892 от 29 января 2008 г. Информационная система автоматического управления техническим обслуживанием и ре Conceal (англ.) - скрывать.
30 30 32 онно-управляющих подсистем КС, в отличие от аналогов, позволяющие соз- КС, в отличие от аналогов, позволяющие создавать единые методы позицидавать единые методы позиционного управления разнородными сложными онного управления разнородными сложными системами со скрытыми свойсистемами со скрытыми свойствами. ствами.
2. Метод повышения качества регулирования КС путем идентификации кон- 2. Разработан метод повышения качества регулирования КС путем идентифисильного элемента системы и охвата его оперативным каскадным контуром кации консильного элемента системы и охвата его оперативным каскадным регулирования, на основе которого достигнута рационализация систем контуром регулирования, позволяющий рационализировать системы управуправления широким кругом объектов и повышение качества их работы. ления широким кругом объектов и повысить эффективность их работы.
3. Новые принципы оптимального управления системами, включающими кон- 3. Сформулированы новые принципы оптимального управления системами, сильные элементы, позволившие применить методы теории автоматического включающими консильные активные (или аналогичные им технические) управления для таких сложных КС, как социально-технические промышлен- компоненты, при выработке управляющих воздействий, позволившие приные объекты. менить методы теории автоматического управления для таких сложных КС, 4. Разработанные для соответствующих предметных областей новые матема- как социально-технические или комплексные промышленные объекты.
тические и информационные модели и методы управления: 4. Разработана математическая модель локальной промышленной КС (на примере процесса сепарации губчатого титана), которая, в отличие от примеХ математическая модель технической КС (на примере аппарата сепарации няемых методик оценки внутреннего состояния, позволяет в режиме реальгубчатого титана), которая, в отличие от применяемых методик оценки ного времени идентифицировать внутренние процессы и использовать ревнутреннего состояния, позволяет в режиме реального времени идентифизультаты идентификации для оптимального управления системой;
цировать внутренние процессы и использовать результаты идентификации 5. Разработаны математическая и информационная модель комплексной продля повышения качества управления системой;
мышленной системы технического обслуживания и ремонта (ТОиР), котоХ модель системы технического обслуживания и ремонта (ТОиР), которая, в рая, в отличие от используемых в аналогичных серийных решениях (IFS отличие от используемых в аналогичных серийных решениях (IFS AIM, AIM, iRenaissance Maintenance Management, ИТМ ИСТОиР и др.), позволяет iRenaissance Maintenance Management, ИТМ ИСТОиР и др.), позволяет осуществлять эффективную информационную поддержку цикла ТОиР осуществлять эффективную информационную поддержку цикла ТОиР вплоть до оптимизации ремонтных циклов;
вплоть до оптимизации ремонтных циклов;
6. Разработаны имитационная и структурная модели КС транспортного обесХ модель КС движения общественного транспорта, позволяющая, в отличие печения территориально-промышленного комплекса, позволяющие, в отлиот аналогов, корректировать расписание в транспортной сети в режиме речие от аналогов, корректировать расписание в режиме реального времени в ального времени с использованием экспертного управляющего звена;
транспортной сети с использованием экспертного управляющего звена;
Х модель консильной системы обеспечения кадрами замкнутого ТПК - кон7. Разработаны математические и структурные модели КС обеспечения качестсорциума филиалов различных ВУЗов, новизна которой заключается в охва подготовки кадров градообразующий промышленных предприятий огравате не только полного спектра управления административной, учебной, ниченного территориально-промышленного комплекса в процессе взаимонаучной, методической и воспитательной деятельностью учебного заведедействия консорциума филиалов различных ВУЗов, новизна которой заклюния, но и в координации этих процессов в нескольких учебных заведениях.
чается в охвате не только полного спектра управления административной, 5. На основании результатов диссертации внедрено несколько масштабных учебной, научной, методической и воспитательной деятельностью учебного информационно-управляющих систем, по ним получено 5 свидетельств о гозаведения, но и в координации этих процессов в нескольких учебных завесударственной регистрации программ для ЭВМ.
дениях.
4 4 6 Практическая значимость работы заключается в том, что:
юди кадры код_человека код_человека (FK) цикл дисциплин 1. разработанная теория позволяет исследовать и совершенствовать промышкем выдан дата публикации номер в/б номер контракта должность код_цикла дата выдачи в/б номер приказа код_должности имя цикла специальность серия паспорта дата контракта учебный план ленные информационно-управляющие системы КС в различных отраслях;
цикл кратко дата выдачи паспорта должность (FK) разряд код_специальности код_человека (FK) код_план номер паспорта профсоюз должность полное название издания квалификация пенсионное свидетельство операция код_специальности (FK) название 2. модель КС интраскопии аппарата сепарации губчатого титана, разработаннаправление дисциплина категория годности кафедра код_группы (FK) раздел ГОС номер комиссариат кто год код_дисциплины дата наименование категория запаса примечание семестрнименование кратко ная в диссертации, может быть использована для повышения качества пропрактических в неделю воинское звание студенты семестрплательщик код_кафедры (FK) лабораторных в неделю код_ВУС семестргруппа код_студента ГОС дисциплин лекций в неделю код_плательщика состав_профиль семестркод_группы курсовая работа код плательщика воинский учет семестр5 дукции на уровне SCADA-систем существующего производства;
плательщик экзамен код_человека (FK) отчество семестрстароста (FK) зачет номер зачетки дата рождения семестркол-во студентов курсовой проект код_плательщика (FK) адрес семестркуратор (FK) 3. разработанные методика и программные средства численного моделировакод_план (FK) код_группы (FK) имя семестрформа название фамилия семестримя группы (FK) часов всего ИНН семестргод поступления Родители ния скрытого параметра позволяют использовать их для поддержки управномер семестра должность семестркафедра код_студента (FK) код_цикла (FK) место работы номер ГОС код_кафедры телефон рабочий пол ления технической КС, что реализовано в филиале Ависма ОАО Корпопрописка код_человека (FK) зав кафедрой (FK) телефон_дом название семейное положение название кратко телефон_сот рация ВСМПО-Ависма (г. Березники Пермского края);
преподаватели дипломник ведет код_преподавателя результаты 4. сформирована методология управления КС ТОиР современного химическокод_студента (FK) аудитории код_преподавателя (FK) код_человека (FK) код_студента (FK) научно-педагогический стаж код_аудитории название работы ученое звание код_дисциплины учебный год\семестр дата окончания код руководителя (FK) го предприятия с крупнотоннажным производством на основе вредных и учебный год корпус код_звания результат педагогический стаж предприятие номер аудитории удельный вес модуля общий стаж ученое звание дата непрерывный стаж практика опасных технологических процессов, что реализовано на ОАО Березниковкод_звания (FK) ученая степень вид контроля расписание код_студента (FK) код_дисциплины (FK) квалификация код_степени номер недели тема код_степени (FK) дата начала ский содовый завод с численностью работников свыше шести тысяч и шичто окончил степень номер контроля код_группы вид практики (FK) код_преподавателя2 (FK) дата окончания дата оценка время рокой номенклатурой выпускаемой продукции;
дата защиты код_дисциплины (FK) предприятие вид практики код_преподавателя1 (FK) руководитель от института (FK) время код_аудитории2 (FK) подразделение 5. методология и экспертно-управляющая система КС большой размерности код_вид время начала код_аудитории1 (FK) руководитель от предприятия вид практики время начала (FK) день недели номер пары на основе решения многокритериальной задачи оптимизации внедрена в системе управления движением общественного транспорта крупного города Рис. 11. Фрагмент информационной модели филиала ВУЗа (МУП Троллейбусное г. Березники Пермского края с населением около 170 тысяч человек);
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 6. разработанная методика управления КС подготовки кадров для промышленВ диссертации на основании выполненных автором исследований решена ных предприятий замкнутого ТПК и информационно-управляющая система научная проблема создания эффективных систем управления широким классом внедрены в образовательных учреждениях г. Березники (в ряде подразделеспецифических сложных систем, которые предложено называть консильными, ний ГОУ ВПО БФ ПГТУ, в ГОУ ВПО БФ УрГЭУ, ГОУ НПО ПУ-53);
содержащих скрытые от подсистемы позиционного управления параметры.
7. результаты исследований использованы в учебном процессе при преподаваСозданы основы теории консильных систем, разработан метод синтеза подсиснии ряда дисциплин в ГОУ ВПО БФ ПГТУ и БФ УрГЭУ, по которым издано тем управления. На реальных примерах показана эффективность разработанно5 учебно-методических пособий общим объемом около 600 с., в том числе го метода в весьма разнообразных условиях, характерных для промышленных с грифом УМО.
предприятий и территориально-промышленных комплексов.
Апробация работы и публикации. Результаты исследований рассмотреАвтором получены следующие основные научные результаты:
ны и обсуждены на следующих научных конференциях:
1. В результате анализа широкого спектра сложных систем выделен новый Х Всероссийской научной конференции Новые материалы и технологии (Москва, класс консильных систем - позиционно управляемых сложных систем, в ко- 1997);
Х XI Международной научной конференции Математические методы в технике и торых часть информации по тем или иным причинам является недоступной технологиях (Владимир, 1998);
для подсистемы управления. Разработаны основы теории КС, идентификаХ XXIX научно-технической конференции Химия и химическая технология (Пермь, 1998);
ции звеньев, анализа и синтеза информационно-управляющих подсистем 28 28 30 Х XIII Международной научной конференции Математические методы в технике и анализ взаимодействия информационных потоков I = Ik, k = 1...K и порож{ } { } технологиях (Санкт-Петербург, 2000);
даемых ими документов D = Dj, j = 1...J.
Х Областной научной конференции молодых ученых Молодежная наука Прика- { } { } мья (Пермь, 2000);
С учетом осоХ XIV Международной научной конференции Математические методы в технике и технологиях (Смоленск, 2001); бенностей филиалов, Х XV Международной научной конференции Математические методы в технике и их внешних связей в технологиях (Тамбов, 2002);
составе ТПК построеХ XVI Международной научной конференции Математические методы в технике и технологиях (Ростов на Дону, 2003);
на информационная Х II Международной конференции Металлургия редких и цветных металлов модель системы (рис.
(Красноярск, 2003);
11). Ее использование Х XVII Международной научной конференции Математические методы в технике и технологиях (Кострома, 2004);
позволяет рационалиХ Региональной конференции Молодежная наука Верхнекамья (Березники, 2004);
зировать процессы Х XVIII Международной научной конференции Математические методы в технике управления всеми фии технологиях (Казань, 2005);
Х II Региональной конференции Молодежная наука Верхнекамья (Березники, лиалами консорциума Рис.10. Статические и динамические накопители 2005);
с использованием ИС, Х XIX Международной научной конференции Математические методы в технике и обеспечивающей подготовку принятия решений, направленных на повышение технологиях (Воронеж, 2006);
Х II Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов (Екакачества образования. Являющийся частью ИС лэкспертно-импульсный регутеринбург, 2006);
ятор КС на основе анализа доступных статистических и нормативных данных Х III Региональной конференции Молодежная наука Верхнекамья (Березники, 2006); формирует для ЛПР варианты возможных векторов управления.
Х XX Международной научной конференции Математические методы в технике и Оценке и корректировке подлежат не соответствующие друг другу учебтехнологиях (Ярославль, 2007);
ные программы, низкая загрузка аудиторий, неравномерность расписания групХ XXI Международной научной конференции Математические методы в технике и технологиях (Саратов, 2008). пы, аудитории или преподавателя, выявленные особенности преподавателя по По теме диссертации опубликовано 77 научных печатных работ, среди ко- оценке студентов и т.п. После дискретного импульса управляющего воздейстторых 12 работ в реферируемых печатных изданиях, утвержденных ВАК Рос- вия ИС также дает возможность проследить его последствия, то есть произвесии и 2 монографии. сти идентификацию свойств системы по каналу управления. На примере БФ Структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, ПГТУ определено, что повышение показателей качества обучения после внешести глав и заключения, основной текст изложен на 260 стр. и включает 18 дрения ИС, только лишь оперативно предоставляющей информацию о текущей таблиц, 135 рисунков, список литературы из 225 наименований. и промежуточной аттестации деканату и кафедрам, находится в пределах от 5% до 15%.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Вывод по главе 6 подтверждает теоретические результаты глав 1 и 2 в Во введении обоснована актуальность темы, показаны научная новизна и том, что экспертная идентификация консильных связей, даже с неизвестной практическая ценность диссертации, сформулированы цель и задачи работы.
достоверностью, дает возможность построения информационно-управляющей В первой главе рассмотрены теоретические основы управления сложнысистемы и улучшения показателей управления с ее использованием.
ми системами. Приведена классификация сложных систем, их особенности в смысле организации эффективного управления. Обоснованы актуальность и 6 6 8 Объект управления практическая значимость создания единого метода разработки позиционных Ресурс управления (филиал ВУЗа) (человеческий фактор) систем управления (СУ) разнородными сложными системами со скрытыми Критерий качества Kсвойствами. СУ рассматривается как набор слоев с состояниями S1,S2,...,Sn :T S1 Y, S2,...,Sn S, определяющими совокупность последо{ } { } Заданное значение K(Модель выпускника) Регулятор Р2 Регулятор Р- (структурные (Ученый вательно решаемых задач D1, D2,..., Dn, где Di :T Si Yi+1 Yi, Yi Si. Выде{ } Управляющее Элемент сравнения подразделения) Совет) воздействие (аттестация) ление задач производится так, чтобы решение предыдущей (вышележащей) Yi+Рассогласование определяло ограничения (допустимую степень упрощения) последующей задаРис.9. Каскадная СУ филиала ВУЗа чи, но без утраты замысла решения проблемы D = Di, в качестве которой { } { } Исследованы замкнутая, каскадная и каскадно-комбинированная модели обычно рассматривается миссия сложной промышленной системы. В условиях отдельно взятого филиала (рис. 9) и идентифицированы составляющие критенеопределенности текущее состояние s(1) и входное воздействие u(1) опрерия качества образования K1, который зависит от качества знаний, умений и деляют не s(2), а его вероятностное распределение Pr 2,1,s(1),u(1).
() 2 >навыков (ЗУН - X), компетенции студентов (Y), качества педагогических кадПримером традиционного выделения слоев сложной системы служат слои проров (Z), качества материально-технической базы (M), качества связи между цесса, управления, обучения и адаптации, самоорганизации.
структурными подразделениями (S). Объекты рис. 9 соответствуют аналогичВыделено подмножество сложных позиционно управляемых систем, наным на рис. 1, при этом регулятор Р2 охватывает консильный параметр t го( ) званных консильными системами (КС), представителями которых являются товности образовательного процесса, на рис. 9 обозначенный как технические (физические) системы (ТС) с ненаблюдаемыми переменными, лоK2 = {U, D,C, P,G, N, R,T}, который включает готовность учебного плана (U), кальные промышленные, комплексные промышленные, социальноэкономические (СЭС) и социально-технические системы (СТС), включая сисрабочих учебных программ (D), учебно-методического комплекса (C), качество темы с активными элементами и многоагентные системы. Для элементов КС педагогических кадров (P) и комплектации групп (G), вакансии (N), качество u расписания (R), готовность материально-технической базы (T). Его учет позво- введена классификация, относящая их к компонентам с неразрывными ( K ) d ляет уменьшить постоянную времени КС, равную времени обучения. Учтены или дискретными ( K ) свойствами, детерминированным ( Kd ) или стохастичевозмущающее воздействие K3 v на рис. 1, включающее качество (А) и ко( ) ским ( Ks ), пассивными ( K ) или активными ( K ), то есть имеющим собстp a личество абитуриентов (B), профориентацию (V), изменения условий образовавенные выраженные миссии и внутренние средства их выполнения. Рассмотретельной деятельности (Q), изменения профессорско-преподавательского состаны причины и следствия скрытия информации относительно совокупности уква (H), изменения требований предприятий (L), форс-мажорных обстоятельств рупненных компонентов, принципиально необходимых для существования или (F). Методом экспертной оценки получены расчетные формулы для количестфункционирования системы: S D, Str, Tech, Cond, где к рассмотрен{ } { } { } { } def венных показателей компонентов кортежей и их сравнительной важности.
ным выше целям (миссии) системы D добавляются: Str - совокупность Для изучения источников и потребителей всех информационных потоков { } { } проведено SADT-моделирование предметной области. Получена функциональструктур (производственная, организационная и т.п.), реализующих цели;
ная модель (DFD) филиала и выделено подмножество динамических накопиTech - совокупность технологий (методы, средства, алгоритмы и т.п.), реали{ } телей, количество которых во много раз меньше количества окончаний инфорзующих систему; Cond - условия существования системы, то есть факторы, { } мационных потоков (рис. 10). Для этого проведен теоретико-множественный влияющие на ее создание, функционирование и развитие.
26 26 28 Отмечены следующие особенности КС: Расширение модели на учет работы персонала, подвижного состава, ТОиР транспорта, оборудования, контактной сети, зданий и сооружений, финансоХ многовариантность, большая размерность вектора внешних воздействий и вого анализа сборов, интенсивности реальных пассажиропотоков и т.п. позвонастроечных параметров;
яет построить ERP-систему управления деятельностью предприятия, в основе Х дискретный или разрывный характер свойств части элементов;
которой лежит ранее созданная автоматизированная система управления двиХ наличие высокоинерционных элементов, значения параметров которых прожением.
должают меняться после снятия управляющего воздействия;
Вывод главы 5 заключается в том, что метод построения СУ КС путем Х наличие элементов с самовыравниванием (насыщением), являющимся недополнения ИС каскадным дискретным многопозиционным регулятором, выотъемлемым свойством человеческих возможностей и психики;
рабатывающим управляющие воздействия на основе экспертных заключений о Х недостаточная устойчивость, то есть возможность возникновения сущестзначении консильного параметра, применим также для широкого круга человевенных реакций на малые возмущения.
ко-технических КС, в которых можно ожидать качественный рост оперативноУправление КС направлено либо на сохранение основного качества, то сти системы управления.
есть совокупности свойств, утрата которых ведет к разрушению системы в усВ шестой главе рассматривается построение СУ качеством подготовки ловиях изменения среды, либо на выполнение некоторой программы, обеспечикадров замкнутого ТПК. Исследование в условиях Верхнекамья (460 тыс. живающей устойчивость функционирования, гомеостаз, достижение заданной цетелей) имеет большое практическое значение. В г. Березники (170 тыс. населели. Управление включает решение двух следующих основных задач:
ния, 5,2 тыс. студентов) существуют три филиала ВУЗов (ПермГТУ, ПермГУ и 1. Определение положения системы на траектории ее развития, то есть УрГЭУ), но нет ни одного самостоятельного ВУЗа. В г. Соликамске (145 тыс.
компонент многомерного вектора состояния y = y1, y2,..., yN Y (для общно{ } населения, 2,5 тыс. студентов) имеется собственный педагогический институт, n но подготовка кадров для промышленных предприятий не ведется. В этих уссти, в том числе, и Y ) и характеристик развития yi.
yn j i j ловиях вопросы планирования кадрового обеспечения ТПК решаются голов2. Определение управляющего вектора, поддерживающего систему на заными ВУЗами, а не местным самоуправлением, хотя именно требования градоданной траектории развития, ведущей к выполнению миссии системы Y D :
{ } образующих предприятий определяют задачи подготовки кадров через ситуацию на рынке труда, так как притока кадров из-за пределов ТПК фактически z y,v ( ) z = z1, z2,..., zM :, {} M N нет. Следовательно, актуальной является задача повышения качества образоmin вания с целью более полного удовлетворения социальных запросов населения и C :Ci ,Cimax ;i 1, IC [ ] Ci работодателей.
v = v1,v2,...,vK { } где - вектор возмущающих воздействий, Обоснование консильности данной системы сложнее, чем для K N K N предыдущих, и осуществляется вместе с построением моделей системы и, C Cond - вектор ограничений.
{ } собственно, формированием зависимостей критерия качества образования от Определение рассогласования положения производится при помощи скавнешних условий и характеристик внутренних связей системы. Построение молярного критерия оптимальности Kopt = Y - D, характеризующего абсолютное делей проведено для филиала ВУЗа как объекта, расширяющего деятельность отдельного ВУЗа, в соответствием с принципами TQM, ГОСТ Р ИСО 9001-20уклонение от траектории, причем и ГОСТ Р 52614.2-2006.
8 8 10 где qij (t) - количество пассажиров, испытывающих потребность в перемеще yi1 2 yi2 di3 Kopt = Kopt yi, yj,...,,...,,...,di,d,...,... j нии от остановки i к остановке j и готовых воспользоваться транспортом, при yj1 i1 j1 y2 d j2 ji2 j2 i3 j чем qii (t) 0. Для внутренних остановок рассмотрена зависимость qij (П,t), где i1,i2,... 1, N { } [ ] K j1, j2,... 1, N { } [ ] П = - плотность расселения в селитебной части города.
f1(э) За критерий оптимальности в работе приняты затраты входных воздейст+ Н f2(э) э вий x, относящихся к потребляемым системой ограниченным ресурсам (в Эксперт эвристически вырабатывает позиционные управляющие воздейmax смысле их необратимого преобразования в КС) xr : xr xr, включая время ствия. Основная задача информационного обеспечения - представить эксперту max достижения системой целей, определяемых миссией, , время выработки * результат его воздействий, отраженный в изменении значения T. В качестве управляющего воздействия или объемлющее его время переходного процесса вспомогательного критерия используется количество одновременных прибытий по возмущению. Процесс управления ограничивается заданными параметрами единиц подвижного состава на остановку R = i,m = min, где { } j,m переходного процесса, в том числе, допустимым временем регулирования, преi j, t0,t[ ] m max дельными yk yk или интегральными по времени ограничениями. Поставлена i,m - время прибытия единицы транспорта i-го маршрута на остановку m.Для задача оптимального управления:
оценки T*, R за приемлемое время создана информационная модель, которая { } min z* :Y D max Kopt при небольшом количестве сущностей адекватно отражает предметную область xr xr max (рис. 8). На ее основе разработана и внедрена ИС, производящая имитационное max.
моделирование движения транспортных единиц и решающая все перечисленСледовательно, для выработки управляющего воздействия необходимо ные выше задачи. Результатом внедрения стало уменьшение времени составлевовремя определить необходимые компоненты yk с точностью, позволяющей ния приемлемого варианта расписания с месяца до нескольких дней, причем решить задачу поиска z*. Доступность необходимой информации может быть количество составителей сократилось с 3 до 1.
ограничена:
Маршрут Х ненаблюдаемостью внутреннего параметра (или параметра состояния, далее Выход Код маршрута Оборот параметр), или Ki ;
Идентификатор выхода Идентификатор оборота Номер Конечный пробег Описание Событие на начальной Х погрешностью определения параметра, или Ki ;
Время от парка Остановки Событие на конечной Время в парк Маршрут Связь вперед Варианты Х невозможностью использования наблюдаемого и определенного с требуемой Идентификатор выхода (FK) Связь назад Код варианта Код маршрута (FK) точностью параметра вследствие, например:
Описание Код варианта (FK) Код таблицы (FK) o большой размерности векторного параметра, превышающей возможноТаблица движения сти СУ по перебору за max ;
Код таблицы Остановки оборота От остановки Остановки o большого количества уровней векторного или скалярного фактора, пеДо остановки Время Код остановки Интервал ременной состояния, превышающей возможности СУ по их перебору;
Направление Время движения Название Идентификатор оборота (FK) Код остановки (FK) o потери информации в подсистеме передачи данных;
Код остановки (FK) o потери информации вследствие недопустимой задержки, что вынуждает Рис. 8. Информационная модель ИС управления движением СУ отказаться от использования части данных для управления.
24 24 26 tАвисма БПКРУ-Основным результатом главы 1 является обоснование необходимости А E Бератон i* j* T* = t (t) dt min, train создания метода синтеза СУ новым классом КС при известных критериях опB t0 i* j* i* j* 4 км тимальности развития (миссии), ограничивающих условиях и топологии систе6 км F где i*, j* - узловые точки мы.
P транспортной сети (рис.7), Вторая глава посвящена разработке теоретических основ эффективного W C D G i* j* ttrain - время поездки от i-й управления консильными системами. Введена мера консильности 9 км к j-й остановке, зависящее Hu KN = H J N O R S Ha ( - Hu ), где Hu - информация, используемая для управления сисот топологии транспортной БСЗ K БПКРУ-сети, маршрутов и распи15 км темой; Ha - вся информация о системе. Будем считать систему КС в случае, Q L U сания движения конкретесли KN 0. Используется видоизмененная мера информации АЗОТ БПКРУ-1 БПКРУ-3 T M ных единиц транспорта.
Hu = log2( p0 + pi), где qi - вероятность использования i-го значения, p0 - q i i Размерность задачи заранее Рис. 7. Схема транспортных потоков предприятий города минимальная, pi - сопоставимая безразмерная достоверность информации, испонижается принятием во внимание только узловых точек сети.
пользуемой для оценки Kopt. Величина p0 0,1 определяется постановкой за] ] Объект является КС, так как используются позиционные управляющие дачи. p0, pi должны удовлетворять следующим требованиям:
{ } воздействия (выпуск на маршрут, изменение количества оборотов, смещение с Х pi > 0 <СУ, Ki < P ;
{ } дискретным шагом и т.п.). Следовательно, в СУ (ср. с рис. 1) гистерезисный элемент с векторным выходом w непосредственно соединен с исполнитель( ) Х pi , ]-,] ным механизмом, а система принятия решения ему предшествует. Воз( ) где i 0 - время, необходимое на получение значения i-го параметра Ki, можности СУ по перебору вариантов за приемлемое время недостаточны. ВреKi - абсолютная погрешность параметра, СУ - постоянная времени системы мя составления варианта расписания путем фронтального перебора или перебоуправления (регулятора), Kmax, min - пределы изменения параметра, - максиp ра с ограниченным набором отсечений недопустимо велико. Экспертымальная абсолютная погрешность определения параметра.
составители расписаний пользуются множеством трудно формализуемых праПредложена оценка достоверности:
вил, позволяющих отбросить заведомо нежизнеспособные варианты. Задача Ki - Kmin Ki i обычно разделяется на два этапа: составление пробного расписания и его оптиpi =1- 1-, Kmax - Kmin P СУ мизация.
При pi < p0 недостоверность параметра препятствует его использованию в СУ. В качестве метода решения выбрано имитационное моделирование пассажиропотоков с учетом пространственной и временной нестационарности Иначе, обозначив Hi = qi log2( p0 + pi) и H = получим H i i матрицы потребности в перемещениях log2 p Hi ,log2 max pi при qi 0,1. В частных случаях Hi = 0 qi = ( ) [ ] q11(t) q12(t)... q1n(t) i q21(t) q22(t)... q2n(t) (достоверный или недостоверный параметр не используется), , M = ............
Hi 0 pi p0 СУ (используется недостоверная информация), следо{ } qn1(t) qn2(t)... qnn(t) log2 p вательно, также и Hu ,log2 max pi. Причем, для Ha очевидно требо( ) i 10 10 12 вание p0 = 0 и pi > 0i : Ha = log2 pi, так как реально существующая в сиспричем Ri Bni, Bni+1,..., Bni+n Bi, где ni n, ni - количество наборов ин{ } i { } q i i формации для обеспечения Ri, n = max ni, причем одни и те же наборы могут ( ) теме информация достоверна, следовательно, Ha 0.
i Предложено моделировать консильные элементы (КЭ), характеризуемые использоваться для обеспечения разных алгоритмов, то есть возможно, что погрешностью Ki при p p0 или временем вычисления значения , гистеBk Bn . Сопоставим каждому набору информации коэффициент ис{ } { } k n резисным (погрешностным) элементом (ПЭ), обеспечивающим характеристику пользования Kии = B* Bi, вычисляя его, например, по числу обращений за j j выходного сигнала. Это соответствует наблюдаемым в КС разрывным изменениям Ki при непрерывном изменении ненаблюдаемых (внутренних) свойств.
период времени к набору N ( ) B*.
j j Доказаны два утверждения в рамках теории консильных систем:
В случае если Kии = 0 j : Ri Bj, то алгоритм Rj за рассматривае{ } j Утверждение 1. Консильность системы определяется как достоверномый период времени не использовался, следовательно, необходимо произвести стью наблюдаемых параметров, так и своевременностью их использования.
модификации СУ:
Из этого следует:
1) Ri ( - оператор прекращения использования);
Х система является консильной, если в параметрах с высокой вероятностью ии 2) Bj , если K = 0Ri : Ri Bj.
{ } использования qi имеем pi >СУ и pi / pi достаточно велико;
j ( ) Значение N может быть вычислено либо встроенными средствами Х для реальных расчетов или сравнения консильности нескольких систем не( ) j обходимо ограничивать глубину декомпозиции с целью получения конечСУБД, либо анализом логов обращений, либо созданием специального резиных значений Ha. Рекомендуется глубина декомпозиции, приводящая к дентного монитора, встроенного в используемую на предприятии СУБД с ограодинаковому количеству слагаемых в формулах для Hu и Ha.
ниченными возможностями (BDE, dBase и т.п.).
Вывод по главе 4: информационное моделирование, реинжиниринг для Утверждение 2. В КС возможно дискретное изменение наблюдаемого повышения оперативности и элементы самоорганизации повышают качество внешнего параметра при непрерывном изменении внутренних параметров d управления КС, включающих технические и социальные элементы.
y = fnu( fnu ( fnu (...( f2u ( f1u (xiu )...).
-1 -Пятая глава посвящена управлению КС большой размерности на примеСледствия из данного утверждения приводят к парадоксу: повышение ре системы транспортного обеспечения персонала градообразующих промыштребований к точности определения параметра в КС приводит к увеличению ленных предприятий, расположенных, в основном, за пределами селитебной вероятности бифуркаций и точек возврата yd в пространстве наблюдаемых зоны г. Березники. Цель работы - повышение эффективности работы транссвойств yiu, что ухудшает устойчивость КС.
{ } портного предприятия МУП Троллейбусной управление, доставляющего работников. Отдельная задача - построение критерия оптимальности, так как воЗнание точки бифуркации КС x : yu yd позволяет использовать ее для { } прос эффективности общественного транспорта может рассматриваться с разуправления с минимальными ресурсными затратами. В ней локальный мининых точек зрения: администрации населенного пункта, транспортной организамум ненаблюдаемого параметра сливается с локальным максимумом, что выции и пассажиров. Предприятия, в свою очередь, определяют значительную зывает резкое перемещение в новое равновесное состояние при малом воздейчасть потребности населения в перемещениях. С учетом проведенного социоu ствии. При этом смена внутреннего состояния t,w (рис. 1) вызывает дис{ } логического опроса выделен критерий минимального времени перемещения d пассажиров и поставлена задача оптимизации кретные изменения наблюдаемых величин y, z. Аналогичную картину по{ } рождает погрешность определения значений на выходе элементов системы, ха22 22 24 u u Формально задача оптимизации по экономическому критерию выглядит как рактерную для активных элементов с pd a и, тем более, ps a. Разрывными (или jmax d даже дискретными) могут быть как параметры внутреннего состояния d,s a R (i) miin k j=1 k.
max k : Rk (i) Rk (функции переходов системы), так и параметры функции выхода системы fdd.
,sa k,i : Rk (i) Дискретный или разрывный характер части свойств подтверждает введенное j : KГО( ) Kmin j ранее для КС требование именно позиционного (многопозиционного) регулиПотребность в финансовых ресурсах (например, R1(i) ), очевидно, соu d рования, так как выработать непрерывное воздействие zd = ( yd,s,w) невоздержит переменные и постоянные затраты R1(i) = R1V (i) + R1C (i), причем d u,d можно из-за yd .
R1C (i) > 0 i. К постоянным относятся, например, затраты на подготовку доРассмотрим систему управления объектом ОУ = O1,O2, содержащим { } кументации, которые можно снизить за счет повышения оперативности управПЭ с ненаблюдаемым параметром O1 = O1d (или параметром, определяемым с,d ления. Это достигнуто с помощью построения ERP-системы планирования и u большой погрешностью O2 = O2,s ), внутреннее состояние которого существенно управления проведением ремонтов. При идентификация бизнес-процессов обнаружено, что используемая при подготовке и проведении ТОиР система инвлияет на выходные реакции системы. Выделим из ПУ КС гистерезисный элеформационных потоков, хранения и поиска информации не оптимальна. В камент, которым может быть представлено, в том числе, экспертное управляющее честве критерия оптимизации использованы трудозатраты (или, что тоже самое, звено. Пусть на множестве AXV = X V задан функционал (x,v), определяювремя) на осуществление всех процессов по подготовке и передаче информащий возможности перехода между предыдущим tn-1 и следующим tn внутренции. Целью оптимизации является минимизация трудозатрат:
ними состояниями, реализуемыми в моменты времени n и n+1 =n + n соотTP = + + min, Фi П j Tk ветственно. На множестве AXT = AXV T зададим функционал f x,v,t, описы( ) i j k вающий формирование выхода объекта как y = f (x,v,t). Аналогичным образом где Фi - трудозатраты на формирование i-го документа; П - трудозатраты на j определим вектор и множестпоиск информации (вспомогательных документов) для формирования j-го дово внутренних состояний подкумента; Tk - трудозатраты на транспортировку информации, содержащейся в системы управления wW, k-м документе от источника к потребителю.
ОУ управляющих воздействий В результате реинжиниринга процессов построена информационная моz Z, функционалов перехода дель TO BE, отражающая реляционную структуру БД ИС ТОиР (рис. 5).
w = ( y,s,w) и z = (y,s,w).
Для дальнейшего повышения оперативности управления предложены саС учетом отрицательности обмоорганизующаяся СУ и пример ее реализации. Пусть существует консильный ратной связи получим обобобъект управления A, состоящий из идентифицируемых и взаимосвязанных щенную схему сложной сисэлементов A = Ai. Проведя идентификацию, можно сопоставить каждому ка{ } темы (рис. 1), состоящей из налу Ai алгоритм управления Ri, задачей которого, как правило, является подСУ ОУ и СУ, и описываемой мнодержание заданной уставки Ai* - Ri : Ai - Ai* Aimax. Для информационногогомерным вектором состояния обеспечения Rii необходимы наборы информации Bj (таблицы и связи БД), K = x, y,q,v,d,w = Ki. Та{ } { } Рис. 1. КС с ПЭ внутреннего состояния 12 12 14 кая структура КС Уровень полномочий позволяет исследовать ее характериПользователи Журнал Уровень стики с целью опсистемы событий Служебные таблицы журналирования ределения условий реализации допусНеобязательная связь 1:М тимого управления.
Прикладные таблицы Примерами КС Работник Производство (исполнитель) Должность Рис. 2. Зависимость качества управления от чувствительности являются системы:
и/или квалиуправляющего элемента фикация Х управления перРеестр оборудования Цех соналом промышленного предприятия, в которой трудно оценить готовность Файл (гене- Версия Использование агрегафайла тов и работников в табратор) d работников к смене места работы ts a или готовность к переквалификации лице Версия файла Отделение Обязательная связь 1:М u u ts a и td a (в т.ч. к повышению квалификации);
Тип НормативХ управления движением, в которой ненаблюдаемым параметром является гоный ремонт Аппарат Агрегат u товность пассажира к перемещению td a и готовность к использованию i-го Ведомость Раздел спеd вида транспорта ts i ;
( ) Произво- Локальная смета дефектов цификации a Тип димый производства работ ремонт Х управления техническим объектом, имеющим ненаблюдаемый параметр Строка Связь со спражурнала вочником u u u td p, который оценивается по наличию некоторого события ys p = f (td p, P), Тип Тип учета дефектов Обратная кольцевая где P - вероятность обнаружения события.
Раздел вессылка для переноса Раздел локаль- Строка спедомости сроков ремонта Так, неверное поддержание температуры внутри аппарата сепарации губчатого ной сметы дефектов цификации титана приводит к появлению брака, который обнаруживается только при сортировке готового продукта.
Строка ве- Связь ведоВыполнение Строка лодомости мости и Для моделирования КС представлена в виде комбинации ПЭ со стандартработ кальной сметы дефектов спецификаu ции ным колебательным объектом с самовыравниванием yd a. Такое упрощение опИсполнитель работ u Тип Тип равдано, так как отражает реальные свойства объектов типа td a - периодичеРесурсы строки Изготовление или ский характер активности, насыщение и т.д.
ведомости работ Условия произзакупка ресурса Связь с таблицей Проведено объемное исследование влияния на качество переходных проводства работ ФАЙЛ 1:цессов характеристик основной СУ и схемы каскадного регулирования, коэффициентов усиления, транспортного запаздывания при ступенчатом и синусоиРис. 6. Информационная модель ИС дальном входных сигналах. В частности, подтвержден вывод о возникновении ТОиР бифуркации свойств КС (рис. 2), приводящей к скачкообразному изменению 20 20 22 N квадратичного критерия качества управления K2 = y2( )d yi2(i) при N i=улучшении чувствительности управляющего элемента.
Результатом главы 2 являются следующие выводы.
Позиционное управление КС малоэффективно, если нет возможности идентифицировать и получать значение выходной величины гистерезисного (погрешностного) внутреннего параметра системы.
В случае если указанный внутренний параметр является ненаблюдаемым, или для него не предусмотрена числовая мера, или он описывается вектором очень высокой размерности, или погрешность его определения заведомо велика, качество управления можно существенно улучшить, включив в каскадную цепь управления экспертный элемент.
Рис. 5. Качественное изменение готовности оборудования при проведении Качество управления КС значительно зависит от чувствительности пози ремонтов различных видов ционного регулятора внешней обратной связи. Плохая восприимчивость стратребованием непрерывного крупнотоннажного производства, большим разбротегического управления промышленным предприятием к малым колебаниям сом межремонтных пробегов (от месяца до нескольких лет), огромным ассорвыходного параметра приводит к большому перерегулированию, то есть делает тиментом основного и вспомогательного оборудования, подлежащего ремонту.
систему неустойчивой.
Следовательно, в соответствии с выводами из главы 2, в данной КС наличие Качество управления КС мало зависит от чувствительности экспертного скрытых данных обусловлено низкой достоверностью pi информации о технирегулятора. Создание системы каскадного регулирования даже с плохой восческом состоянии оборудования и большой размерностью IC вектора управприимчивостью значительно улучшает управляемость системы.
яющего воздействия, превышающего возможности СУ по перебору вариантов.
Качество управления КС значительно зависит от запаздывания экспертКроме того, достоверное определение узлов, подлежащих ремонту, произвоного регулятора, но мало - от запаздывания объекта. Иначе говоря, экспертный дится только после дефектовки в ходе самого ремонта.
контур может обладать высокой погрешностью, но не должен характеризоватьДля уменьшения консильности предложена динамическая модель KГО ( ), ся большой задержкой в принятии решения.
представленная на рис. 5. Модель построена в предположении, что консильные Таким образом, создана теоретическая основа и показана возможность свойства оборудования ti в ходе ремонтов восстанавливаются соответственно { } повышения качества регулирования КС путем экспертной идентификации ПЭ его виду и объему работ, и содержит:
системы и охвата его системой каскадного регулирования.
Х уравнения зависимости целевого параметра от времени KГО( ) ;
В третьей главе разработанный метод управления применен к технической КС на примере аппарата вакуумной сепарации губчатого титана (корпораХ значения коэффициента восстановления целевого параметра в зависимости ция ВСМПО-Ависма, г. Березники Пермского края). Объект управления, соот вида ремонта P i, где i {ТО,ТР, КР};
( ) ответствующий ОУ на рис. 1, представлен на рис. 3. Сепарация является заверХ лимитирующие условия (ресурсы предприятия) на потребности в ресурсах kшающим и самым энергоемким переделом в производстве титана. Из блока го типа от i-го вида ремонта Rk (i).
губчатого титана в реторте (7) вследствие нагрева в электрической печи (6) с Исследование модели позволяет обоснованно изменять скважность ремоодновременным вакуумированием удаляются примеси (магний и хлорид нов в зависимости от фактического износа оборудования.
14 14 16 зиционные СУ. Последняя достаточно просто реализуется с применением стан- магния). Система является позиционно дартных аппаратных и программных средств микропроцессорной техники. управляемой, так как высокая мощность Таким образом, проблема построения системы управления технологиче- нагревателей печи не позволяет изменять ской КС (восстановления и вакуумной сепарации губчатого титана) сведена к подогрев плавно, а реконструкция дейстрешению задач численного моделирования ненаблюдаемого параметра и иден- вующего производства недопустима. Слетификации моделей динамики нестационарного объекта управления. довательно, в СУ присутствует гистереВыводы по главе 3: предложенная методика построения СУ КС является зисный элемент w (рис. 1). Скрытым и ( ) универсальной и может быть применена для идентификации широкого класса важным с точки зрения СУ параметром технологических объектов в различных отраслях промышленности. Предлоt , описанным в предыдущей главе, яв( ) женные алгоритмы идентификации и синтеза СУ можно обобщить на широкий ляется температура внутренней поверхнокласс технических нестационарных КС.
сти стенки аппарата, превышение которой В четвертой главе построена система управления комплексной промышведет к технологическому браку. Крителенной КС технического обслуживания и ремонтов (ТОиР) оборудования на рием оптимальности управления является примере ОАО Березниковский содовый завод (г. Березники Пермского края).
энергозатраты на проведение процесса.
Объектом исследования является система принятия решения и управления проЗадача управления - их уменьшение за цессами проведения ТОиР крупного химико-технологического предприятия.
счет поддержания максимальной возможЦель работы - повышение экономической эффективности производства, заданой температуры блока путем более корваемой отношением ректного управления автоколебаниями OфК ГО консильного параметра. Свойства систе MAX, N M Cp Q Coi + j + мы значительно изменяются во времени, i=1 j=так как по мере удаления примесей менягде ОФ - стоимость основных фондов (ремонтируемого оборудования); КГО - ются теплофизические параметры пропикоэффициент готовности оборудования; Coi - затраты на проведение i - го обтанного ими блока. Движение жидкости в служивания; N - число текущих технических обслуживаний; Cp - затраты на j блоке с гомогенной пористостью описыРис. 3. Общий вид промышленного проведение j Цго ремонта; M - число ремонтов; Q - убытки (недополученная аппарата вакуумной сепарации:
вается комбинацией уравнений Навье 1 - ороситель; 2 - верхняя реторта;
прибыль) из-за простоя оборудования.
Стокса и Дарси-Бринкмана-Форшхаймера, 3 - водосборник; 4 - утеплитель;
В системе используется позиционное управление, то есть содержит в СУ 5 - магниевая заглушка;
но из-за неопределенности структуры 6 - электропечь; 7Цнижняя реторта;
элемент w (рис. 1), так как характер воздействия - выбор вида ремонта из ( ) блока, возникающей из-за разброса харак8 - вакуумпровод; 9 - экран теристик предыдущего технологического ограниченного множества и принятие решения о производстве ремонта. Функпроцесса, прямое их использование невозможно.
ция y = yi представлена кортежем динамических свойств, таких как ( ) ( ) { } Для моделирования консильного параметра построена математическая производительность, энергопотребление, шум, вибрация и др., и в СУ преобрамодель аппарата сепарации губчатого титана, уравнения которой решаются созуется в последовательность ремонтов, направленную на поддержание конвместно с аналогичными для стенки аппарата и крышки:
сильного параметра t : t KГО. Формирование графика затрудняется ( ) ( ) 18 20 рядка решена конечно-разностным методом. Для этого создана программа, в ( - П гCг = г + + + г - QV ;
) Tг Tг г г Tг Tг которой реализован метод Якоби и определение масс расплавленных и выки r r r r2 z z TP ПжCж Tж Tж + ж + ж T Tж QV - Qп - QK ; певших летучих из уравнения теплового баланса QP. = lPm = - mCdT. Адек= + + ж ж r r r r2 z z T ватность метода и его реализации показана сравнением с экспериментальными Cс Tс = с Tс + с + с Tс с ;
r r r z z данными нагрева образца, при этом получена погрешность аппроксимации по QV = hV Tг - Tж ;
рядка 11%. Этого, обычно, недостаточно для построения классической СУ, но, ( ) как следует из результатов предыдущих глав, использование консильного паQ = QS + QS ; QS = lS mMg при T > TS, иначе 0;
S Mg MgCl2 Mg Mg Mg раметра с достоверностью p 0,78 вполне допустимо.
SMgCl2 MgCl2 Q = lS mMgCl при T > TS, иначе 0;
MgClQ = QЖ + QЖ ; QЖ = lЖ mMg при T > TЖ, иначе 0;
В качестве альтернативного подхода к снижению консильности, исследоЖ Mg MgCl2 Mg Mg Mg вана динамика позиционного управления КС с идентификацией передаточных Q = lЖ mMgCl при T > TЖ, иначе 0, ЖMgCl2 MgCl2 MgCl функций звеньев, включая КЭ, путем моделирования и коррекции по параметгде П - пористость, i - плотность, Ci - теплоемкость, i - теплопроводность, рам автоколебаний (рис. 4), возникающих и эволюционирующих в процессе Ti - температура, i = ж, г, с - обозначения жидкой фазы, титановой губки и управления по уравнениям:
стенки соответственно, Qj - объемная теплопередача, соответственно, между off +d.off off +d.off ( ) y(+) = K0 x - z exp - + y0 exp 1- жидкой фазой и губкой, на плавление примесей, на испарение жидкой фазы T0 T0 ;
( j = V, S, Ж ), hV - коэффициент теплоотдачи от жидкой фазы к губке, mk - y = K0 z exp -on +d.on exp -on +d.on + y0 1- (-) изменение массы k -го компонента жидкой фазы за счет фазовых переходов, T0 T0 ;
l - теплота плавления и испарения компонента.
S, Ж on +d.on k K0 x - ( - y0 exp K0 z )T0 Граничными условиями являются мощность нагревателей разных зон пе =on +d.off + T0 ln ;
Ton K0 (x - z) - yчи и расчетный лучистый тепловой поток в реторту-конденсатор. Определены допущения. Система нелинейных дифференциальных уравнений второго по- off +d.off K0 x -[ - z) - y0 exp K0 (x ] T0 T =off +d.on + T0 ln , off K0 z - y где y(+), y(-) - соответственно амплитуды положительного и отрицательного отклонений выходной величины от yз; Ton, Toff, - время включения и выключения входной величины; on, off - время запаздывания объектов при включении и выключении входной величины; d.on, d.off - дополнительное время запаздывания МДР при включении и выключении входной величины.
Результаты имитационного моделирования показывают, что с точки зрения поддержания максимально допустимой температуры с минимальной ошиба б Рис. 4. Автоколебания температуры на интервале идентификации в начале (а) кой регулирования наилучшие показатели имеют адаптивная и импульсная по и в конце (б) процесса сепарации титана 16 16 18
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям