Херсонський НАЦІОНАЛЬНИЙ технічний університет

КУДІНОВ ВІКТОР ВАЛЕНТИНОВич

УДК 65.011.56:519.816:007.51

ІНФОРМАЦІЙНА СИСТЕМА ОПЕРАТИВНОГО
УПРАВЛІННЯ ОРГАНІЗАЦІЙНО-ТЕХНІЧНИМИ ОБ'ЄКТАМИ гірничорудних кар’єрів

Спеціальність 05.13.06 – Автоматизовані системи управління
та прогресивні інформаційні технології

Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук

Херсон – 2006

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Європейському університеті Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор
Доровський Володимир Олексійович,
Криворізька філія Європейського університету, завідувач кафедри математики та інформаційних дисциплін.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор
Шаронова Наталія Валеріївна,
Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, професор кафедри АСУ;

доктор технічних наук, професор
Михайленко Віктор Мефодійович,
Київський національний університет будівництва і архітектури, м. Київ, професор кафедри прикладної математики.

Провідна установа: Харківський національний університет радіоелектроніки, кафедра інформаційно-управляючих систем Міністерства освіти і науки України, м. Харків.

Захист відбудеться 10 лютого 2006 р. о 12 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д .052.01 в Херсонському національному технічному університеті за адресою: 73008, м. Херсон, Бериславське шосе, 24, корпус 1, аудиторія 223.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Херсонського національного технічного університету за адресою: 73008, м. Херсон, Бериславське шосе, 24, корпус 1.

Автореферат розісланий 09 січня 2006 р.

Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради В.О.Костін

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. У наш час задачі оперативного управління безпосередньо пов'язані із прогресом інформаційних технологій, що використовуються для досягнення цілей системи управління. Інформаційні технології змінюють виробничі процеси, методи управління ресурсами й персоналом, підвищують конкурентоспроможність організаційно-технічних об'єктів (ОТО). Мінливість ОТО і середовища їхнього функціонування вимагають від інформаційних систем управління здібності відповідати в обмежений час, часто в режимі реального часу, на велику кількість складних запитів з необмеженої їхньої множини.

В управлінні ОТО створені умови для переходу від автоматизації окремих задач до створення цілісних інформаційних керуючих систем, що використовують системи підтримки прийняття рішень (СППР) для погодженої взаємодії користувачів з ОТО.

Оперативне управління ОТО займає в системах управління центральне місце, оскільки має найбільший вплив на ефективність діяльності ОТО, і навколо нього концентруються інші елементи системи керування.

Основні причини складності оперативного управління пов'язані з нестабільністю зовнішнього середовища ОТО, безпосереднім впливом на них вимог інших суб'єктів ринкової системи, які охоплюють все коло взаємин: від постачання всіх видів ресурсів до реалізації й споживання кінцевої продукції.

Мінливість умов виробничо-господарської діяльності ОТО і зміна характеру розв'язуваних задач ускладнює процес розробки управлінських рішень, які повинні базуватися на досить обґрунтованій інформації, бути своєчасними й відповідати вимогам виробництва, а саме відповідати основним принципам його раціональної організації: пропорційності, ритмічності й гомеостазісності, останній з яких являється завершальним у процесі організації й функціонування виробничої системи.

Нестабільність економічного становища в країні ускладнює й процеси вироблення, обґрунтування й прийняття управлінських рішень, спрямованих на забезпечення ефективного виробництва, його конкурентоспроможності й рентабельності, на розв'язання задач економічного й соціального розвитку підприємства.

Це не тільки не дозволяє ефективно здійснювати систему планування виробництва, обґрунтовувати виробничу програму підприємства, потреби необхідних ресурсів і основні економічні показники, але ще й у більшій мірі реалізовувати її виконання, тобто здійснювати функції оперативного управління, які спрямовані безпосередньо на виконання запланованих показників діяльності.

Гірничодобувна промисловість України належить до базових галузей народного господарства, тому ефективність функціонування її підприємств повинна відповідати сучасним вимогам їхнього існування й розвитку в умовах ринкової економіки.

При плануванні гірських робіт на кар'єрах гірничорудних підприємств звичайно використовується принцип відповідності витрат ресурсів обсягу випуску продукції. Прийнята при цьому виробнича функція відображає їх лінійно пропорційні зв'язки. Така система виробничих зв'язків вимагає чіткої організації виробництва, ефективність якої залежить від синхронності процесів придбання й взаємодії ресурсів, а також випуску й реалізації продукції в жорстко регламентований термін. Це можливо при високому рівні організації виробництва, що в умовах ринку цілком залежить від змін, що відбуваються у навколишньому середовищі підприємства.

Сучасні кар'єри є складними динамічними й відкритими системами. Стохастичний характер виробничих процесів, невизначеність у вирішенні задач управління істотно ускладнюють прогнозування роботи кар'єру, планування його виробничої програми й організацію її виконання на всіх етапах виробничо-господарської діяльності.

У зв'язку із цим, оперативне управління, пов'язане із плануванням і організацією виробництва залізної руди на гірничорудному кар'єрі (ГРК) в умовах хронічного дисбалансу його ресурсів, є актуальною проблемою. Її вирішення можливе на основі застосування гомеостазісного управління організаційно-технічними об'єктами, що забезпечує стабілізацію виконання функцій виробничої системи в межах припустимих відхилень і обумовлює протікання виробничого процесу в найбільш оптимальному режимі з урахуванням, як помилок планування, так і ресурсного дисбалансу.

У процесі роботи автор спирався на праці таких вчених, як Ю.П. Астаф’єв, И. Ансофф, С.М. Бухало, В.М. Глушков, А.О. Овезгельдиєв, О.О. Павлов, Е.Г. Петров, Д.О. Поспєлов, В.Є. Ходаков, Ю.П. Шабанов-Кушнаренко, Н.В. Шаронова та інші.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Результати дисертаційних досліджень відповідають цільовим науковим програмам Міністерства освіти й науки України з розробки управляючих інформаційних систем і програмних інформаційних технологій. У рамках цих програм результати досліджень пов'язані із планами науково-дослідних робіт Криворізького технічного університету (№ дер. реєстрацій: 76075658, 0188007610, 02870008183, 81093423, 77086558, 76083855), цільової науково-практичної теми Міністерства промислової політики “Розробка теорії, методів і алгоритмів для створення інтелектуальних інформаційно-аналітичних систем керування” (№ дер. реєстрації 110-0100И001718), Європейського університету “Економічні проблеми теорії й практики менеджменту сталого розвитку економічних систем” (№ дер. реєстрації 0101V007350). Роль автора полягала у створенні моделей та алгоритмів прийняття рішень з оперативного управління організаційно-технічними об’єктами гірничорудного кар’єру. Результати дисертаційних досліджень використовуються в роботі диспетчерів кар'єрів Тернівського РУ ПівнГЗК м. Кривий Ріг.

Мета і задачі дослідження. Метою досліджень даної роботи є підвищення ефективності оперативного управління складними важко формалізуємими організаційно-технічними об'єктами в умовах дестабілізуючих факторів (на прикладі гірничорудного виробництва) за рахунок зростання якості й безпомилковості дій диспетчера, шляхом використання СППР, що дозволяє за допомогою нових методик, моделей і методів оцінювати виникаючі в роботі ситуації.

Відповідно до мети досліджень, задача дисертаційної роботи полягає в дослідженні оперативного управління ОТО, принципів організації його виробничих систем і розробці моделі СППР (на прикладі диспетчера ГРК). Її рішення включає:

­ аналіз технологій та проблем оперативного управління ОТО ГРК;

­ синтез інтерфейсної моделі взаємодії диспетчера з СППР;

­ аналіз надійності й вірогідності СППР диспетчера ГРК;

­ аналіз предметної області СППР диспетчера ГРК;

­ розробка інформаційної моделі СППР;

­ розробка інтелектуальної системи навчання СППР диспетчера ГРК.

Об'єкт досліджень – оперативне управління організаційно-технічними об'єктами.

Предмет досліджень – інформаційна система оперативного управління організаційно-технічними об'єктами гірничорудного кар’єру.

Методи досліджень моделей оперативного управління ОТО та принципів організації виробничих систем ГРК ґрунтуються на положеннях і методах теорії системного аналізу, теорії складних систем, теорії випадкових процесів, теорії ідентифікації складних систем керування, теорії прийняття рішень в умовах багатоальтернативності, невизначеності й ризику.

Наукова новизна одержаних результатів роботи полягає в тому, що в ній уперше з позиції системного підходу до формування принципів оптимального управління ГРК одержані наступні основні результати:

– показано, що організація виробничої системи повинна базуватися на принципі гомеостазісності, що дозволяє забезпечувати оптимальний режим її функціонування в межах припустимих виробничою програмою відхилень за допомогою запропонованих елементів автоматизованої системи управління при відповідному розширенні їхньої сфери застосування в напрямку оцінки невизначеності й обліку нестабільності навколишнього середовища системи;

– доведено, що надійність виробничої системи є її комплексним показником і залежить від непланових простоїв окремих елементів, викликаних дисбалансом спожитих і перероблених ресурсів; якості ремонтів і обслуговування обладнання, матеріально-технічного обслуговування й енергозабезпеченості, а також якісного рівня планування й оперативного управління, внаслідок високої невизначеності й новизни розв'язуваних задач;

– показано, що для вдосконалювання оперативного управління необхідне застосування СППР, що забезпечує одночасне використання існуючої бази знань і евристичних прийомів безпосередньо в процесі прийняття управлінських рішень, що сприяє підвищенню їхньої якості й оперативності в умовах невизначеності навколишнього ринкового середовища;

– формалізована з позиції системного аналізу проблема організаційно-технологічного управління (на прикладі діяльності диспетчера ГРК) і визначена концепція процесу ухвалення рішення диспетчером, що базується на методах ідентифікації математичних моделей навчання й тестування;

– розроблено інформаційну модель СППР диспетчера ГРК.

Практичне значення одержаних результатів полягає у наступному:

– запропоновано модель взаємодії СППР і диспетчера, що на відміну від існуючих забезпечує проектування програмної системи, що реалізує функції адаптації когнітивних можливостей диспетчера з інтелектуальним інтерфейсом;

– представлено архітектуру СППР, що забезпечує вимірювання інтелектуальних характеристик диспетчера, побудову його когнітивного профілю, визначення його когнітивного типу й адаптацію інформації до когнітивного профілю оператора, що є необхідним при розв'язанні проблем оперативного управління ГРК;

– розроблено модель бази даних інтелектуальної системи навчання СППР диспетчера ГРК, що може використовуватися для створення бази даних на різних платформах;

– розроблено програмне забезпечення інтелектуальної системи навчання СППР, що дозволяє оперативно здійснювати контроль знань і навчання диспетчера з формуванням його когнітивного профілю.

У сукупності результати дослідження дозволили розв’язати важливе науково-прикладне завдання підвищення ефективності оперативного управління організаційно-технічними об’єктами гірничорудного кар’єру за допомогою СППР.

Практичне використання системи підтвердило коректність і достовірність розроблених моделей, методів і алгоритмів.

Результати дисертаційної роботи використовуються на гірничодобувних підприємствах м. Кривий Ріг.

Особистий внесок здобувача. Всі результати дисертаційної роботи отримані здобувачем самостійно. У своїх роботах здобувачем запропонований і реалізований принцип гомеостазісності в організації оперативного управління гірничорудними підприємствами; проаналізовані проблеми оперативного управління підприємств видобувних галузей промисловості; запропонована модель ідентифікації знань при навчанні й проведенні тестового контролю; розроблена методологія навчання диспетчерів гірських підприємств із якісною оцінкою їх професійних проблемно-орієнтованих знань; розроблена предметна область системи підтримки прийняття рішень при управлінні гірничорудними кар'єрами з урахуванням моделі взаємодії інтелектуальної системи й ЛПР.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи доповідалися й отримали позитивну оцінку на міжнародних і українських конференціях, семінарах і форумах, у тому числі на конференції “Математичні системи навчання” (м. Дніпродзержинськ, 2003 р.); на V Міжнародній науково-практичній конференції “Інформаційні технології в освіті й управлінні (Нова Каховка, 2003 р.); на міжнародній науково-практичній конференції ”Стратегія підприємства: теорія й практика впровадження в умовах мінливості навколишнього середовища” (м. Київ, 2003 р.); на “Форумі гірників - 2003” (Дніпропетровськ, 2003р.).

Публікації. Основні результати дисертаційної роботи опубліковані у 14 друкованих роботах, із них - 11 статей в виданнях, затверджених ВАК України і 3 - у тезах доповідей.

Структура і обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, п’яти розділів, висновків, списку використаних джерел і додатків. Повний обсяг дисертації становить 153 сторінки, 2 таблиці, 26 рисунків, 164 найменування використаних літературних джерел, 10 додатків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність теми дисертаційної роботи, сформульована мета і задачі дослідження, наукова новизна і практична цінність отриманих результатів, наводяться дані про публікації і особистий внесок здобувача, подано відомості про апробацію роботи.

У першому розділі проведено аналіз існуючих технологій управління організаційно-технічними об’єктами. Проаналізовано проблеми оперативного управління ОТО ГРК, визначені основні принципи їх ефективної організації, планування і функціонування.

Визначено, що основні задачі систем управління технологічними процесами ОТО пов'язані з оперативним плануванням, оперативним управлінням, оперативним контролем, обліком і аналізом процесів. Тому, виходячи з основних аспектів планування й організації ринкового виробництва, вважається доцільним виробничу програму кар’єра будувати на основі виробничої функції, що відображає взаємозв’язок ресурсів і випуску, з урахуванням принципу максимізації результату при мінімізації витрат. При цьому типова структура виробничого процесу уявляється багатоступеневою моделлю, а виробнича функція Коба-Дугласа за таких умов перетворюється у функцію Леонтьєва, що пристосована для багатоступеневих систем і передбачає взаємозамінність факторів незв’язних виробництв при частковому заміщенні технології. Це розширює можливості роботи кар’єра при обмеженні ресурсів і забезпечує певну гнучкість при її організації на окремих ОТО.

Оперативне управління підприємства полягає в забезпеченні умов виконання оперативного плану ОТО відповідно до прийнятих критеріїв ефективності. Показано, що ефективне використання функцій оперативного управління багаторівневих систем пов’язана з реалізацією принципу гомеостазісності виробництва, який є завершальним і підсумковим у процесі організації й функціонування будь-якої виробничої системи, від виконання якого залежить й її економічна ефективність у цілому. Гомеостазісність системи забезпечує стабілізацію виконання її функцій у межах припустимих відхилень і протистояння дісфункціональним впливам, тобто вона обумовлює протікання виробничого процесу в найбільш оптимальному режимі з урахуванням, як погрішності планування, так і ресурсного дисбалансу на момент реалізації функцій системи оперативного управління виробничого призначення.

Експериментально, на прикладі Першотравневого кар'єру, доказано, що реалізація принципу гомеостазісності гірничорудного виробництва, а, отже, і оптимізація результатів його функціонування в умовах невизначеності навколишнього ринкового середовища, пов'язана з підвищенням надійності виробничої системи й рівня ефективності оперативного управління при його вдосконаленні з урахуванням методів оцінки надійності систем і їхнього коригування в напрямку збалансованості використання виробничих ресурсів і можливостей підприємства в цілому в межах вимог запропонованої класичної виробничої функції Коба-Дугласа, перетвореної Леонтьєвим для умов складних ступеневих систем.

Розглянуто особливості ОТО та рівень використання сучасних інформаційних технологій і CASE-засобів при розробці систем управління ОТО. Зроблено висновок про необхідність використання клієнт-серверних, Web-технологій і розподіленої обробки даних у масштабах підприємства.

У другому розділі проведено сістемологічний аналіз ролі й функцій оператора автоматизованої системи управління організаційно-технічних об'єктів, яким являється ЛПР.

Виконано аналіз методів, використаних при визначенні ваг критеріїв і шкали оцінювання дій оператора складного організаційно-технічного об'єкту.

При здійсненні функціональної й атрибутивної декомпозиції мети ЛПР на функції (способи її реалізації) отримуємо множину альтернатив X, що пред'являються для ухвалення рішення. При розгляді X у вигляді кінцевої множини: , де - образ альтернативи (центр класу) для класу , , ставиться задача ухвалення рішення щодо вибору агрегату (комплексу) на множини всіх підмножин . Кожна альтернатива може мати складну структуру, тобто складатися з рішення (частини умов, якими здатний керувати ЛПР) і з виходів (частини умов стану зовнішнього середовища, які не контролюються, на які ЛПР не впливає). До складу додаткової інформації В включається розподіл ймовірностей (частот) на класи , .

Результатом атрибутивної декомпозиції мети є множина властивостей (атрибутів) . Множина A має ієрархічну структуру, що описується у вигляді "І-АБО" - графа. Для опису наявності властивостей у альтернативах , використається процес вимірювання, що формально визначається відповідністю , де W - числова вісь. Відповідність F звичайно задається у вигляді матриці , де - вимірювання наявності i-ї властивості й j-ї альтернативи. Таким чином, проблемна ситуація для прийняття рішень формально представляється у вигляді кортежу .

Рішення утворюється за допомогою механізму M перетворення проблемної ситуації SP за правилом . У результаті на виході СПР повинна бути отримана, по-перше, апроксимація відносини слабкої переваги , на множині альтернатив X, як деяка модель агрегованого атрибута (процедура атрибутивної композиції), по-друге, взаємозалежна з R функція ухвалення рішення , як певне звуження або розбивка множини альтернатив X.

Приведений системний аналіз дозволяє представити модель прийняття рішень у наступному вигляді:

де - множина атрибутів властивостей мети; множина припустимих альтернатив; відображення атрибутів альтернатив на числовій осі; - додаткова (структурна) інформація про мети ЛПР, V - тип (вид) задачі прийняття рішень, - структура множини мети A, - механізм прийняття рішень; - правило прийняття рішень; - рефлексивне бінарне відношення нестрогої переваги на x; :

- функція прийняття рішень.

Результати аналізу дозволили побудувати алгоритм процесу ухвалення оперативного управлінського рішення (ОУР), який зв'язує інтелектуальну діяльність диспетчера з його діяльністю по організації виробництва.

Для вибору рішення в умовах невизначеності розроблена класифікація методів математичної підтримки прийняття рішень оператора складного організаційно-технічного об'єкта, які можуть бути використані при рішенні організаційно-технологічних задач системи гомеостазісного оперативного управління.

Виконаний аналіз методів, що використовуються при визначенні ваг критеріїв і шкали оцінювання дій оператора складного організаційно-технічного об'єкта, показав перевагу використання якісних дихотомічних ознак, оскільки вони одночасно являються й кількісними.

Проведений аналіз критеріїв, використовуваних при прийнятті рішень в умовах повної й часткової невизначеності, показує, що 4-х кратне збільшення ризику компенсується одноразовим збільшенням доходу, що дає можливість порівнювати ступінь ризику при ухваленні рішення з ефективністю його реалізації.

У третьому розділі проведено синтез інтерфейсної моделі взаємодії диспетчера з СППР для чого була створена більш точна модель виробничої ситуації та якісного управління аспектами представлення знань, що передаються для забезпечення оптимальної ефективності приймаємих рішень та зменшення інформаційного навантаження на диспетчера.

У тих випадках, коли синтезовані моделі базуються на експертних лінгвістичних висловлюваннях типу “IF–THEN”, основним інструментом побудови математичних моделей являються методи нечіткої логіки. Використання лінгвістичних правил “IF–THEN” дозволило значно знизити об’єм експериментальних даних, необхідних для якісної ідентифікації, та знизити час прийняття рішень.

Структурування інформації диспетчером відбувається так, що якість інформації обумовлюється кількістю зв'язків між сутностями. По тому ж принципу можна побудувати і модель бази знань СППР: чим більше зв'язків має дана категорія з іншими сутностями, тим вище рівень її визначеності. Для кількісного вимірювання цього рівня необхідний прогноз кількості зв'язків для категорій з даної проблемної області.

Для створення точної моделі виробничої ситуації і якісного управління аспектами представлення переданих знань для забезпечення оптимальної ефективності прийнятих рішень і зменшення інформаційного навантаження на диспетчера побудована модель взаємодії СППР і диспетчера, яка забезпечує: вимірювання характеристик диспетчера, побудову його когнітивного профілю, визначення когнітивного типу, адаптацію інформації до когнітивного профілю оператора, а тому вона є необхідною при вирішенні проблем оперативного управління організаційно-технічними об'єктами гірничорудного кар’єру.

Модель взаємодії диспетчера й системи підтримки прийняття рішень використовує модель діалогової поведінки інтелектуальних партнерів, що містить механізм вибору альтернативного кроку діалогу на основі оцінки ентропії інформації.

Формальний опис реалізації діалогу виглядає як

де - відповідь,

- інтерогатив питання,

- функція вибору.

де - опис суб'єкта,

- опис передумови.

Описана логіка одиничної взаємодії представлена без урахування моделі, на якій побудоване представлення професійних знань.

Черговий крок діалогу (або питання-відповідної ситуації) визначимо як

де GW – ціль діалогу;

SC – ентропія категорії;

RN – параметр, що визначає семантичну близькість категорій.

На відміну від раніше запропонованих моделей у результаті досліджень запропонована модель поведінки партнерів, що реалізують навчальний діалог як взаємодію групи інтелектуальних агентів, що складається з агента кроку діалогу, ентропійного агента, презентаційного агента, когнітивного агента й агента адаптації. Запропонована модель діалогу для навчальної взаємодії диспетчера й СППР у рамках персоналізованого навчання дозволяє реалізувати програмні компоненти СППР у стандартному середовищі програмування і підвищити ефективність роботи СППР за рахунок індивідуалізації об'єму й рівня інформації, представленої диспетчером, у n разів, де n - кількість диспетчерів.

У четвертому розділі розглянуті задачі аналізу надійності функціонування систем гірничорудного кар’єру та достовірності системи прийняття рішень диспетчера.

Аналіз результатів роботи ГРК показав, що загальна надійність системи й імовірність відмови істотно залежить від її складності, тобто від кількості й схеми з'єднання елементів, що входять до неї. Це дає можливість управляти ефективністю виробничої системи, виходячи з ресурсного забезпечення ділянки, цеху, підприємства й відповідних особливостей технологічних процесів.

Проведений аналіз простоїв обладнання й роботи всіх елементів виробничої системи Першотравневого кар'єру ПівнГЗК дозволив визначити ступінь їхнього впливу на ефективність його функціонування й визначити надійність системи в цілому. Виконані дослідження показали, що існує стійка тенденція зниження надійності роботи кар'єру як динамічної системи, що з урахуванням фактора часу описується рівнянням убутної прямої:

У зв’язку з тим, що параметри роботи гірничорудного кар'єру змінюються як нестаціонарні процеси, і вимірювання їх протікає на фоні нестаціонарних, випадкових перешкод, надалі використаємо спеціальну модель контрольованого процесу

де, , - гаусові, незалежні випадкові величини з головними математичними сподіваннями і дисперсіями

Таким чином, стосовно роботи ГРК отримуємо

Цей стан відіграє роль математичної моделі процесу, що спостерігається при роботі СППР. У момент контролю спостерігається випадкове значення

Числовими характеристиками , як гаусової випадкової величини, є: математичні очікування

і дисперсія

З формул та слідує, що математичне визначення й теж саме

а дисперсія відрізняється від дисперсії на величину . Якщо перешкода стаціонарна, то дисперсія

не залежить від моменту контролю.

Працездатність системи має вигляд: , а умова відмови , . Таким чином, робота системи протікає в просторово-тимчасовому континуумі, у якому просторові характеристики контрольованого параметра визначає розподіл , що змінюється в часі, а - тимчасові розподіли. Ці розподіли зв'язані функціональним рівнянням

де - імовірність безпомилкових роботи системи або імовірність того, що до моменту часу контрольований параметр буде знаходитися в полі довірчих інтервалів, що задовольняє умову

Узагальнюючи, сформулюємо наступні твердження:

1. Імовірність помилки першого роду, коли працездатна система визнається непрацездатною, дорівнює:

2. Імовірність помилок другого роду, коли непрацездатна система визнається працездатною, дорівнює:

Умовні імовірності помилок першого роду і другого роду, що характеризують точність тестових вимірів, які використовують для контролю стану системи, розраховують за формулами:

де апріорі-імовірність того, що контрольований параметр знаходиться в полі довірчих інтервалів, знаходиться за формулою

Розроблено алгоритм методики визначення помилок першого і другого роду, що дозволяє розрахувати вірогідність роботи СППР диспетчера ГРК.

Для підвищення вірогідності роботи СППР розглядаються мажоритарні методи підвищення вірогідності контролю.

Імовірність помилки першого роду в мажоритарному контролі

У п‘ятому розділі проведено аналіз предметної області СППР диспетчера гірничорудного кар'єру, який показав, що оперативне управління виробничими процесами ГРК здійснюється диспетчерською службою, що координує роботу всіх підрозділів у напрямку досягнення основних цілей підприємства.

Запропонована модульна структура СППР (рис. 1), основним елементом якої є база даних і база знань, використовує результати практичної реалізації запропонованих моделей прийняття рішень.

Використовуючи методологію IDEF (ICAM Definition), що дозволяє досліджувати структуру, параметри й характеристики виробничо-технічних і організаційно-економічних систем побудовані інформаційна модель СППР (рис. 2) та модель інтелектуальної системи навчання (ІСН) і контролю знань.

Інформаційна модель СППР диспетчера ГРК дозволяє визначити принципи побудови й функціонування СППР для гомеостазісного управління ОТО.

На основі проведених досліджень розроблено логічну та фізичну моделі бази даних ІСН СППР, що дозволяє використовувати для реалізації СППР сучасні СКБД, що працюють на різних платформах. На основі фізичної моделі згенеровано БД у середовищі СКБД MS SQL Server 2000.

Рис. 1. Блок-схема взаємодії модулів СППР

Рис. 2. Інформаційна модель СППР диспетчера ГРК

Розроблено програмне забезпечення ІСН (рис. 3), в основу діалогового режиму роботи якої покладена діалогова модель, досліджена в розділі 3.

Рис. 3. Інтерфейс клієнтської частини ІСН.

Особливістю алгоритму оцінки знань диспетчера є випадкова вибірка як питання, так і варіанту відповіді, запропонованого диспетчерові. Використовуючи дихотомічний підхід при контролі рівня знань, диспетчер повинен при відповіді на кожну комбінацію “питання-запропонована відповідь” зробити вибір: правдива комбінація або помилкова. Дана методика найбільш точно відповідає реальним ситуаціям, що виникають під час роботи диспетчерів ГРК.

Завдяки модульній організації СППР та ІСН і використанню стеку протоколу TCP/IP для міжмодульної взаємодії стало можливим створення програмного забезпечення, яке дозволяє використовувати існуючу застарілу матеріальну базу та організовувати обмін даними, використовуючи локальну мережу та віддалений доступ.

Розроблене програмне забезпечення ІСН СППР дозволяє більш якісно, у порівнянні з існуючим ПО, реалізовувати задачі, обумовлені предметною областю СППР, а також проводити навчання й оцінку знань диспетчера ГРК.

ВИСНОВКИ

У результаті виконаних досліджень отримані наступні результати:

1. Установлено, що існуючий рівень оперативного управління на гірничорудних підприємствах не забезпечує реалізацію раціональних принципів організації гірського виробництва й характеризується низькою надійністю його функціонування, що обумовлює значні втрати підприємства.

2. Уперше доведено, що реалізація принципу гомеостазісності в гірничорудному виробництві дозволяє підвищити надійність виробничої системи й рівень ефективності оперативного управління завдяки використанню методів оцінки надійності систем в напрямку збалансованості виробничих ресурсів і можливостей підприємства в цілому.

3. Встановлено, що вдосконалювання оперативного управління можливе на основі застосування СППР, що забезпечують використання існуючої бази знань і евристичних прийомів безпосередньо в процесі прийняття управлінських рішень, що сприяє підвищенню їхньої якості й оперативності.

4. З позиції системного аналізу проблеми організаційно-технологічного управління вперше формалізована інтелектуальна діяльність оператора ГРК в реальних умовах його функціонування й визначена концепція процесів ухвалення рішення диспетчером, що базується на системних методах ідентифікації математичних моделей навчання й тестування.

5. Запропоновано нову модель взаємодії СППР і диспетчера, що забезпечує проектування програмної системи, яка реалізує функції адаптації когнітивних можливостей диспетчера з інтелектуальним інтерфейсом.

6. Представлена нова архітектура ІСН СППР, що на відміну від існуючих, забезпечує вимірювання професійних характеристик диспетчера, побудову його когнітивного профілю, визначення когнітивного типу, адаптацію інформації до когнітивного профілю оператора та являється основою при вирішенні проблем оперативного управління ГРК.

7. Для реалізації запропонованої системи спроектована логічна й фізична моделі бази даних ІСН СППР, що дозволяє використовувати сучасні СУБД, які працюють на різних платформах.

Обґрунтування висновків підтверджується практичним застосуванням приведених результатів дисертаційних досліджень. Результати досліджень реалізовані і впроваджені у вигляді програмного продукту ІСН СППР на підприємствах м. Кривий Ріг. Також запропоновані моделі, методи і програмне забезпечення використовуються при навчанні студентів Криворізької філії Європейського університету.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Доровской В. А., Кудинов В. В. Проектирование модели обучения диспетчера АСУ горного предприятия // Сборник научных трудов Национального горного университета № 17. – Днепропетровск: РИК НГУ, 2003. – Т. 2. – С. 265-269.

Здобувачем спроектована модель бази даних для системи навчання диспетчера АСУ.

2. Доровской В. А., Журавель Е. В., Кудинов В. В. Модель взаимодействия интеллектуальной системы и лица, принимающего решения // Вестник Херсонского государственного технического университета, 2003. – №2(18). – С. 204-207.

Здобувачем запропоновані принципи зберігання даних когнітивного профілю особи приймаючої рішення у базі даних.

3. Завсегдашний В.А., Кудинов В.В. Оперативное планирование горных работ в условиях дисбаланса производственных ресурсов карьера // Проблемы комплексного освоения недр: Сборник научных трудов НГА Украины №2, Днепропетровск: РИК НГА Украины, 1998. – С. 238-243.

Здобувачем проаналізовані проблеми планування робіт на гірничорудних кар’єрах в умовах дисбалансу ресурсів.

4. Кудинов В.В. Надежность производственной системы карьера при дисбалансе ресурсов и ее тенденции // Разработка рудных месторождений. – 1999. – № 69. – С. 104-108.

Здобувачем проаналізовані проблеми надійності роботи кар’єрів. Досліджено вплив непланових простоїв на загальну надійність системи кар’єру.

5. Кудинов В.В., Кудинов В.В. Задачи стратегии предприятий горнодобывающих отраслей на современном этапе их функционирования и развития // Сборник научных трудов Национального горного университета № 17. – Днепропетровск: РИК НКУ, 2003. – Т. 2. – С. 288-291.

Здобувачем сформульовані основні задачі підприємств гірничодобувної галузі в сучасних умовах господарювання.

6. Кудинов В.В., Кудинов В.В. Оперативное управление на карьерах в условиях дестабилизирующих факторов производства // Економіка: проблеми теорії та практики. Збірник. наукових праць. Випуск 185: В 4 т. – Дніпропетровськ: ДНУ, 2003. – Т. ІV. – С. 939-944.

Здобувачем проаналізовано оперативне управління на гірничорудних кар’єрах в умовах дестабілізуючих факторів виробництва.

7. Кудинов В.В., Кудинов В.В. Проблемы оперативного управления предприятий добывающих отраслей промышленности // Сборник научных трудов Национального горного университета № 17. – Днепропетровск: РИК НКУ, 2003. – Т. 2. – С. 285-287.

Здобувачем проаналізовані проблеми оперативного управління на підприємствах добувних галузей промисловості.

8. Кудинов В.В., Кудинов В.В. Принципы планирования горных работ на карьерах в условиях рыночного производства // Економіка: проблеми теорії та практики. Збірник наукових праць. Випуск 197: в 5 т. – Дніпропетровськ: ДНУ, 2004, – Т. V. – С. 1179-1184.

Здобувачем проаналізовані основні принципи, які використовуються при планування робіт на кар’єрах. Зроблено висновок про необхідність використання принципу гомеостатичності.

9. Кудинов В.В. Качественная оценка профессиональных проблемно-ориентированных знаний // Восточно-европейский журнал передовых технологий. – 2005. – №2. – С. 68-70.

Здобувачем визначені основні критерії оцінки професійних проблемно-орієнтованих знань.

10. Кудинов В.В. Разработка предметной области интеллектуальных систем принятия решений при управлении горнорудными карьерами // Восточно-европейский журнал передовых технологий. – 2005. – №2. – С. 111-115.

Здобувачем визначена ієрархія понять предметної області гірничорудного кар’єру та запропонована структурна схема об’єкту управління кар’єру.

11. V. Dorovskoy, I. Shelevitskiy, V. Kudinov Identification of reliability subject-hierarchical model of the test control // Сборник научных трудов четвертой международной конференции “Інтернет-Освіта-Наука-2004”. – Винница: УНИВЕРСУМ-Винница, 2004. – Т. 1. – С. 71-75.

Здобувачем спроектована модель тестового контролю.

АНОТАЦІЯ

Кудінов В.В. Інформаційна система оперативного управління організаційно-технічними об'єктами гірничорудних кар’єрів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.06 - автоматизовані системи управління та прогресивні інформаційні технології. - Херсонський національний технічний університет, Херсон, 2005.

Дисертація присвячена питанням розробки моделей, методів і алгоритмів інформаційної підтримки прийняття рішень при оперативному гомеостазісному управлінні організаційно-технічними об'єктами. Виконано аналіз сучасних інформаційних технологій і рівень їхнього використання при розробці систем керування організаційно-технічними об'єктами. Зроблено висновок про необхідність використання клієнт-серверних, Web-технологій і розподіленої обробки даних у масштабах підприємства.

Проаналізовано проблеми оперативного управління ОТО (на прикладі гірничорудного виробництва), визначені основні принципи його ефективного використання. Показано, що побудова організаційно-технічних об'єктів повинне базуватися на принципі гомеостазісності, що забезпечує оптимальний режим їхнього функціонування в межах припустимих відхилень і протистояння дісфункціональним впливам. Реалізація принципу гомеостазісності гірничорудного виробництва, а, отже, і оптимізація результатів функціонування кар'єру в умовах невизначеності навколишнього ринкового середовища, пов'язана з підвищенням надійності виробничої системи й рівня ефективності оперативного управління, при його вдосконалюванні з урахуванням методів оцінки надійності систем і їхнього коректування в напрямку збалансованості використання виробничих ресурсів і можливостей підприємства в цілому.

Проведений сістемологічний аналіз ролі й функцій оператора АСУ ОТО, а також аналіз методів, які використовуються при визначенні ваг критеріїв і шкал оцінювання дій оператора ОТО. Результати аналізу дозволили побудувати алгоритм процесу ухвалення оперативного рішення, що зв'язує інтелектуальну діяльність диспетчера з його діяльністю по організації виробництва.

Розроблено інтерфейсну модель взаємодії диспетчера і організаційно-технічного об’єкту гірничорудного кар’єру, яка реалізує функції адаптації когнітивних можливостей диспетчера та інтелектуального інтерфейсу. Представлена архітектура СППР, що забезпечує вимірювання характеристик диспетчера, побудову його когнітивного профілю й визначення когнітивного типу, адаптацію інформації до когнітивного профілю диспетчера, являється актуальною при вирішенні проблем оперативного управління ОТО. Модель взаємодії диспетчера й СППР використовує модель діалогової поведінки інтелектуальних партнерів.

Запропонована структура СППР, основним елементом якої є база даних і база знань, використовує результати практичної реалізації запропонованих моделей прийняття рішень.

Розроблено програмне забезпечення інтелектуальної системи навчання СППР, що забезпечує взаємодію диспетчера із системою, контроль його знань і навчання, в основі якої лежить діалогова модель. Програмне забезпечення має широкі функціональні можливості, простий і доступний непрофесійному користувачеві інтерфейс і дає можливість ефективно вирішувати практичні задачі. Розроблені програмні модулі відповідають сучасним вимогам до програмного забезпечення і мають можливості до масштабування та подальшого розвитку.

Аналіз використання ІСН СППР у практичній діяльності підприємств м. Кривий Ріг показав ефективність математичних моделей, алгоритмів і методів прийняття оперативних управлінських рішень, використовуються.

Ключові слова: система підтримки прийняття рішень, інтелектуальна система навчання, принцип гомеостазісності, оперативне управління, гірничорудний кар'єр, диспетчер, модель, метод, критерій.

АННОТАЦИЯ

Кудинов В.В. Информационная система оперативного управления организационно-технологическими объектами горнорудных карьеров. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.06 – автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии. – Херсонский национальный технический университет, Херсон, 2005.

Диссертация посвящена вопросам разработки моделей, методов и алгоритмов информационной поддержки принятия решений при оперативном управлении организационно-технологическими объектами (ОТО).

Проанализированы проблемы оперативного управления ОТО на примере горнорудного производства, определены основные принципы его эффективного использования.

Результаты анализа позволили построить алгоритм процесса принятия оперативного решения, связывающего интеллектуальную деятельность диспетчера с его деятельностью по организации производства.

Представленная архитектура СППР является актуальной при решении проблем оперативного управления ОТО и использует результаты практической реализации предложенных моделей принятия решений.

Анализ использования СППР в практической деятельности предприятий г. Кривой Рог показал эффективность используемых математических моделей, алгоритмов и методов принятия оперативных управленческих решений.

SUMMARY

Kudinov V.V. Information system operative managements of organizational-technological objects of mining quarries. - Manuscript.

The dissertation on competition of a scientific degree of candidate Technical Science of a specialty 05.13.06 - automated control systems and progressive information technologies. - Kherson national technical university, Kherson, 2005.

The dissertation is devoted to questions of development of models, methods and algorithms of information support of decision-making at operative homeostasis management of organizational - technological objects. The analysis of modern information technologies and a level of their use is executed at system engineering management by organizational-technological objects (OTO).

Systematic/methodical analysis of a role and functions of the operator of management information system ОТО it is carried out and also the analysis of the methods used at definition of weights of criteria and scales of estimation of actions of operator ОТО. The results of the analysis have allowed constructing algorithm of process of acceptance of the operative decision connecting intellectual activity of the dispatcher with his activity on the organization of manufacture.

Suggested structure the system of decision-making support which basic element is the database and base of knowledge, uses the results of practical realization of the suggested models of decision-making.

The intellectual system of training the system of decision-making support providing interaction of the dispatcher with system, the control of his knowledge and training in which basis the dialogue model lays is developed. The analysis of use the intellectual system of training the system of decision-making support in practical activities of the enterprises of Krivoy Rog has shown efficiency of used mathematical models, algorithms and methods of acceptance of operative administrative decisions.

Key words: system of support of decision-making, intellectual system of training, a principle of homeostasis, operative management, mining quarry, the dispatcher, model, a method, criterion.

Підписано до друку 05.01.2006 р.

Формат паперу 60х90/16. Папір офсетний. Друк офсетний.

Ум. друк. арк. 0,9. Авт. арк. – 0,9.
Тираж 100 прим. Замовлення № 01-18.

Друкарня СПД Щербенок С.Г.
Свідоцтво ДП № 126-р від 12.10.04.
50027, м. Кривий Ріг, Рокосовського, 5/3.
т. (0564) 92-20-77