Метод та програмний засіб для управління багаторівневою виробничою системою
Вантажиться...
Дата
2025
Автори
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотація
Розмір пояснювальної записки – 137 аркушів, містить 19 ілюстрацій, 8 таблиць, 3 додатки, 93 посилання на джерела.
Актуальність теми. Розв’язок задачі управління дискретними виробничими системами з використанням ймовірнісних моделей призводить до зменшення ефективності, що супроводжується зниженням прибутку. Тому найбільш ефективними моделями управління дискретними виробничими системами є багаторівневі (багатоетапні) детерміновані моделі календарного та оперативного планування, на основі яких розв’язуються задачі управління дискретними виробничими системами, що складаються з побудови календарного поопераційного плану та побудові в реальному масштабі часу оперативного поопераційного плану, що використовується для корекції календарного поопераційного плану в процесі його реалізації. Так як більшість задач календарного планування є NP-повними (складними), тобто необхідна кількість операцій точного методу експоненційно залежить від кількості змінних, то відповідні алгоритми не є швидкими і для їх ефективної реалізації необхідно як створювати методи, що максимально використовують властивості задачі, так і моделі та алгоритми розпаралелювання обчислювальних процесів. З цього випливає, що і досі моделі і методи управління дискретними виробничими системами є актуальними як в теоретичному, так і в практичному аспектах.
Мета дослідження. Метою дослідження є збільшення ефективності управління багаторівневими дискретними виробничими системами в детермінованій постановці шляхом створення нового програмного забезпечення,
що реалізує оригінальні методи управління одного класу багаторівневих дискретних виробничих систем у вигляді крос-платформної бібліотеки.
Об’єкт дослідження: процеси управління багаторівневими дискретними виробничими системами.
Предмет дослідження: методи, платформи та засоби розробки програмного забезпечення для управління багаторівневими дискретними виробничими системами.
Для реалізації поставленої мети сформульовані наступні завдання:
− критичний аналіз методів знаходження розв’язків задач календарного поопераційного планування в детермінованій постановці;
− критичний аналіз програмних засобів управління дискретними виробничими системами;
− розробка оригінальної математичної моделі одного класу багаторівневих дискретних виробничих систем;
− розробка оригінального ефективного методу знаходження оптимальних календарних поопераційних планів для багаторівневих дискретних виробничих систем, ефективність якого реалізується за допомогою інтелектуального інтерфейсу, який дозволяє використовувати досвід управлінців при перерозподілі робіт по підрозділам кожного рівня моделі дискретної виробничої системи на кожній ітерації алгоритму;
− розробка методу побудови оперативного поопераційного плану для дворівневої дискретної виробничої системи;
− розробка моделі та методу статичного управління паралельними обчислювальними процесами на ідентичних незалежних процесорах;
− знаходження статистично обґрунтованих даних, що дозволяють використовувати моделі і методи управління паралельними обчислювальними процесами;
− створення та обґрунтування ефективності запропонованої архітектури кросплатформної бібліотеки, що реалізує запропоновані оригінальні ітераційні алгоритми підвищення ефективності побудови поопераційних календарних планів багаторівневих дискретних виробничих систем;
− створення та обґрунтування архітектури інтелектуального інтерфейсу, що найбільш зручним способом залучає досвідченого управлінця в алгоритм побудови поопераційного календарного плану;
− створення програмної складової, що ефективним чином реалізує статичне управління асинхронними паралельними обчислювальними процесами;
− аналіз ефективності програмних компонентів створеної кросплатформної бібліотеки при реалізації управління одного класу багаторівневої дискретної виробничої системи.
Наукова новизна:
− вперше запропонована дворівнева та багаторівнева моделі одного класу дискретної виробничої системи та оригінальні методи побудови календарного та поопераційного планів, що включають в себе ефективний розв’язок чотирьох одноетапних задач календарного планування, а також використовує досвідченого управлінця при перерозподілі робіт по підрозділам кожного рівня моделі дискретної виробничої системи на кожній ітерації алгоритму;
− для підвищення ефективності реалізації запропонованих алгоритмів управління дискретною виробничою системою запропоновано оригінальні модель та метод управління асинхронними обчислювальними процесами;
− отримання статистично обґрунтованих характеристик складності розв’язання задачі «Мінімізація сумарного зваженого випередження виконання робіт на одному приладі» оригінальним методом, що є модифікацією методу гілок і меж за рахунок використання теоретично обґрунтованих властивостей цієї задачі;
− вперше запропоновано архітектуру програмного забезпечення та інтелектуального інтерфейсу, що реалізує оригінальні моделі та ефективні методи побудови календарного та поопераційного планів одного класу дискретних виробничих систем, ефективність якого суттєво підвищена шляхом оптимізації розпаралелювання асинхронних обчислювальних процесів та програмної реалізації найбільш ефективного використання досвідченого управлінця в алгоритмі побудови поопераційного календарного плану.
Практичне значення отриманих результатів полягає в тому, що розроблене програмне забезпечення дозволяє ефективно реалізовувати календарні та оперативні поопераційні плани для одного класу багаторівневих дискретних виробничих систем на основі запропонованих нових моделей та методів. Зручність використання запропонованої кросплатформної бібліотеки ґрунтується на використанні інтелектуального інтерфейсу користувача при взаємодії з системою, що полягає у ефективному використанні досвідченого управлінця при перерозподілі робіт по підрозділам кожного рівня моделі дискретної виробничої системи на кожній ітерації алгоритму, та зменшенні кількості параметрів, що аналізуються користувачем при аналізі ефективності побудованих календарних та оперативних поопераційних планів.
Зв’язок з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась на кафедрі інформатики та програмної інженерії Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського».
Апробація. Наукові положення дисертації пройшли апробацію на:
1) Міжнародний науковий симпозіум «Питання оптимізації обчислень (ПОО-XLVIІІ)», присвячений 100-річчю від дня народження академіка В.М. Глушкова, Львів, 19–22 вересня 2023 р;
2) The Seventh International Conference on Computer Science, Engineering and Education Applications ICCSEEA 2024, 27–28 April 2024, Kyiv, Ukraine.
Публікації. Наукові положення дисертації були опубліковані в:
1) Павлов О.А., Халус О.А., Місюра О.Б., Мельников О.В., Медведєв М.Є. ПДС-алгоритми для двоетапної задачі календарного планування в детермінованій постановці та в умовах невизначеності [Pavlov A.A., Khalus E.A., Misura E.B., Melnikov O.V., Medvediev M.Ye. PSC-algorithms for a two-stage scheduling problem in the deterministic formulation and under uncertainty conditions] // Міжвідомчий науково-технічний журнал «Адаптивні системи автоматичного управління». К.: КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023. Том 1. № 42. С.184–196. DOI: https://doi.org/10.20535/1560-8956.42.2023.279170.
2) Павлов О.А., Халус О.А., Мельников О.В., Дрозд В.В., Кобельський В.В., Медведєв М.Є. Статичні алгоритми управління паралельними асинхронними обчислювальними процесами [Pavlov A.A., Khalus E.A., Melnikov O.V., Drozd V.V., Kobelskiy V.V., Medvediev M.Ye. Static algorithms for parallel asynchronous computing process management] // Міжвідомчий науково-технічний журнал «Адаптивні системи автоматичного управління». К.: КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024. Том 1. № 44. С.116–126. DOI: https://doi.org/10.20535/15608956.44.2024.302427.
3) Павлов О.А., Халус О.А., Медведєв М.Є. Мінімізація сумарного зваженого моменту випередження виконання завдань на одному приладі [Pavlov A.A., Khalus E.A., Medvediev M.Ye. Minimization of the total weighted earliness of
tasks on a single machine] // Фізико-математичне моделювання та інформаційні технології: зб. наук. праць / Національна академія наук України, Центр математичного моделювання Інституту прикладних проблем механіки і
математики ім. Я. С. Підстригача НАН України; [редкол.: Є. Чапля (головний редактор) та ін.]. — Львів: Центр математичного моделювання Інституту прикладних проблем механіки і математики ім. Я.С. Підстригача НАН України, 2023. — Вип. 37. — С. 57–61 URI: http://www.fmmit.lviv.ua/index.php/fmmit/article/view/305 [Міжнародний науковий симпозіум «Питання оптимізації обчислень (ПОО-XLVIІІ)», присвячений 100-річчю від дня народження академіка В.М. Глушкова, Львів, 19–22 вересня 2023 р.].
4) Pavlov A., Khalus E., Lishchuk K., Medvediev M., Hu C.: A Two-Level Model of a Discrete Manufacturing System. Management Methods and Software Architecture [Павлов О.А., Халус О.А., Ліщук К.І., Медвєдєв М.Є., Ху Ц. Дворівнева модель дискретної виробничої системи. Методи управління та архітектура програмного забезпечення]. In: Hu Z., Dychka I., He M. (eds) Advances in Computer Science for Engineering and Education VII, Volume 1. ICCSEEA 2024. Lecture Notes on Data Engineering and Commu-nications Technologies, vol. 242. Springer, Cham (2025) // The Seventh International Conference on Computer Science, Engineering and Education Applications ICCSEEA 2024, 27–28 April 2024, Kyiv, Ukraine. – 2025, LNDECT vol. 242, DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-031-84228-3_45.
Опис
Ключові слова
багатовимірна дискретна виробнича система, кросплатформна бібліотека, інтелектуальний інтерфейс, паралельні обчислення, календарне планування, оперативний поопераційний план, multidimensional discrete manufacturing system, cross-platform library, intelligent interface, parallel computing, calendar scheduling, operational plan
Бібліографічний опис
Медведєв, М. Є. Метод та програмний засіб для управління багаторівневою виробничою системою : магістерська дис. : 121 Інженерія програмного забезпечення / Медведєв Михайло Євгенович. - Київ, 2025. - 137 с.