МІНІСТЕРСТВО ВНУТРІШНІХ СПРАВ УКРАЇНИ
Міністерство освіти і науки України
Національний аерокосмічний університет ім. М.Є Жуковського
"Харківській авіаційний інститут"
ЧЕРНОВ Андрій Борисович
УДК 658.51
МОДЕЛІ ТА МЕТОДИ АВТОМАТИЗАЦІЇ УПРАВЛІННЯ ОБСЛУГОВУВАННЯМ РОЗОСЕРЕДЖЕНИХ ПАРКІВ ЗАСОБІВ ВИМІРЮВАНЬ СКЛАДНИХ ТЕХНІЧНИХ КОМПЛЕКСІВ
05.13.06 - інформаційні технології
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
Харків-2008
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана в Академії внутрішніх військ Міністерства внутрішніх справ України.
Науковий керівник: | доктор технічних наук, професор
Морозов Олександр Олександрович
Академія внутрішніх військ Міністерства внутрішніх справ України,
начальник факультету економіки та менеджменту
Офіційні опоненти: |
доктор технічних наук, професор
Федорович Олег Євгенович,
Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського “Харківський авіаційний інститут”,
завідуючий кафедрою інформаційних управляючих систем;
кандидат технічних наук, доцент
Одарущенко Олег Миколайович,
Полтавський національний технічний університет ім. Юрія Кондратюка
старший науковий співробітник Навчально-методичного відділу
Захист відбудеться “20” червня 2008 р. о 12.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д64.062.01 у Національному аерокосмічному університеті ім. М.Є. Жуковського "Харківський авіаційний інститут" за адресою: 61070, м. Харків, вул. Чкалова, 17, радіотехнічний корпус, ауд. 232.
З дисертацією можна ознайомитись у науково-технічній бібліотеці Національного аерокосмічного університету ім. М.Є. Жуковського "Харківський авіаційний інститут".
Автореферат розісланий “19” травня 2008 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради ___________ М. О. Латкін
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми досліджень. Розвиток галузей народного господарства, науки й техніки характеризується ростом рівня їх технічної оснащеності та значимості використовуваних ними складних технічних комплексів (СТК). Ефективність функціонування яких істотно залежить від їх технічного стану й умов експлуатації. При цьому значна кількість СТК є просторово рознесеними.
Такі складні технічні комплекси передбачають використання в їхньому складі розосереджених парків (РП) засобів вимірювання (ЗВ), які забезпечують одержання кількісної інформації про стан елементів і процеси, що протікають у них. У свою чергу, використання засобів вимірювань обумовлює необхідність їхнього обслуговування (періодичного планового або оперативного позапланового), що здійснюється шляхом повірки (калібрування, градуювання, юстировки, регулювання) або ремонту. Це вимагає управління обслуговуванням розосередженими парками засобів вимірювання складних технічних комплексів.
Проведення обслуговування засобів вимірювань передбачає їх тимчасове виключення зі складу СТК, що негативно позначається на ефективності їх функціонування, зокрема, призводить до зниження готовності цих комплексів. Зменшити тривалість відсутності ЗВ можна, в тому числі, проведенням їхнього обслуговування мобільними операційними елементами (ОЕ) в місцях експлуатації -– центрах обслуговування (ЦО)
У теперішній час управління обслуговуванням розсерджених парків ЗВ у місцях їхньої експлуатації недостатньо підкріплено відповідними моделями та методами. Існуючі моделі припускають рішення відповідних завдань управління в неавтоматизованому режимі, внаслідок чого реалізуються наближені моделі й методи, а самі рішення не є раціональними. Так методи визначення складу та формування планів використання ОЕ не передбачають їхнього комплексного застосування. Ці недоліки не дозволяють повністю реалізувати потенційні можливості управління обслуговуванням розсерджених парків ЗВ складних технічних комплексів.
Таким чином, розробка комплексу моделей, методів та інформаційної технології автоматизації управління обслуговуванням розосереджених парків засобів вимірювань складних технічних комплексів є актуальною науково-технічною задачею.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана в Академії внутрішніх військ в рамках досліджень, які проводилися Науковим метрологічним центром (військових еталонів) в інтересах ЗС України (1996-2006 р.р.). Тема роботи обрана виходячи із завдань Державної програми розвитку озброєння й військової техніки.
Базовими для підготовки дисертаційної роботи були наступні науково-дослідні роботи (НДР): "Дослідження військово-економічної ефективності створення й застосування парку пересувних лабораторій вимірювальної техніки" автор – відповідальний виконавець; "Дослідження та розробка науково-методичного апарату підтримки рішень щодо управління системою метрологічного забезпечення військ (сил)" та "Розробка науково-методичного апарату визначення та обґрунтування вимог до системи метрологічного забезпечення Збройних Сил України зразка 2010 року" автор – виконавець. Замовником всіх робіт виступало Центральне управління метрології й стандартизації Збройних Сил України.
Мета й завдання дослідження. Метою роботи є підвищення оперативності обслуговування розосереджених парків засобів вимірювань та забезпечення заданого рівня готовності складних технічних комплексів шляхом узгодження планових завдань з фактичними можливостями засобів обслуговування (операційних елементів).
Для досягнення цієї мети вирішені наступні задачі:
1) проаналізувати існуючі моделі, методи й інформаційну технологію автоматизованого управління обслуговуванням розосереджених парків засобів вимірювання СТК;
2) розробити модель управління обслуговуванням розосереджених парків засобів вимірювання операційними елементами;
3) удосконалити метод обґрунтування вимог до складу операційних елементів для планового обслуговування розсерджених парків засобів вимірювань;
4) удосконалити метод визначення складу технологічного обладнання каналів обслуговування операційних елементів;
5) удосконалити метод формування оперативного плану обслуговування розосереджених парків засобів вимірювання;
6) впровадити результати роботи в практику автоматизованого управління обслуговуванням розосереджених парків засобів вимірювання.
Об'єкт дослідження – процеси управління обслуговуванням розосереджених парків засобів вимірювання складних технічних комплексів.
Предмет дослідження – моделі, методи й прикладна інформаційна технологія автоматизації управління обслуговуванням розосереджених парків засобів вимірювання.
Методи досліджень. У процесі вирішення задач дослідження використовувались:_
при дослідженні існуючих моделей та методів управління обслуговуванням та при розробці моделі управління обслуговуванням розосереджених парків засобів вимірювання -системний аналіз;_
при формулюванні задач визначення складу операційних елементів та формування оперативного плану обслуговування розосереджених парків ЗВ, при розробці моделей та методів _методи дослідження операцій, зокрема, методи дискретної оптимізації; методи теорії розкладів і методи розподілу обмежених ресурсів;_
систематизація задач здійснювалась методом узагальнення.
Наукова новизна одержаних результатів полягає в розробці й удосконаленні моделей і методів автоматизованого управління обслуговуванням розосереджених парків засобів вимірювання у місцях їхньої експлуатації, які базуються на комплексі методів обґрунтування складу операційних елементів та їх раціонального використання.
При проведенні досліджень одержані наступні наукові результати:
1) вперше розроблена:–
модель управління обслуговуванням розосереджених парків засобів вимірювань операційними елементами, що ґрунтується на системному представленні такого управління, яка на відміну від існуючих передбачає декомпозицію загальної та агрегування складових задач управління, що дозволяє узгодити задачі обслуговування з можливостями операційних елементів для прийняття обґрунтованих рішень;
2) удосконалені:–
метод обґрунтування вимог до складу операційних елементів для планового обслуговування розсерджених парків засобів вимірювань, в частині урахування впливу їх структури на порядок обслуговування, що забезпечує підтримання заданого рівня готовності складних технічних комплексів;–
метод формування оперативного плану обслуговування розосереджених парків засобів вимірювань в частині спільного урахування пріоритетності та порядку обслуговування засобів вимірювань, що забезпечує формування раціонального плану використання операційних елементів;
3) дістало подальший розвиток:_
метод визначення складу технологічного обладнання каналів обслуговування (КО) операційних елементів, в частині, пов'язаній з інтеграцією та оптимізацією операцій обслуговування засобів вимірювань, що забезпечує обґрунтування складу обладнання з урахуванням заданої номенклатури засобів вимірювання, які обслуговуються.
У сукупності розроблені моделі й методи є основою автоматизації виконання функцій управління обслуговуванням розосереджених парків засобів вимірювання складних технічних комплексів, розробки інженерних методик, програмних і технічних засобів автоматизованого управління на основі інформаційних технологій.
Практичне значення одержаних результатів. Розроблені моделі й методи доведені до рівня інженерних методик, реалізованих у формі програм комп'ютерних засобів, ефективність яких обґрунтована теоретично й підтверджена практично.
Використання методів автоматизованого управління обслуговуванням розосереджених парків ЗВ у місцях їхньої експлуатації дозволяє:_
здійснювати розробку комплексних управлінських рішень як для планового так і для оперативного обслуговування розосереджених парків засобів вимірювань;_
формувати оптимальні вимоги до складу операційних елементів і плану їхнього використання при обслуговуванні засобів вимірювання складних технічних комплексів із урахуванням структури розосереджених парків ЗВ;_
підвищити готовність складних технічних комплексів за рахунок зменшення на 5-7 % тривалості обслуговування парку ЗВ в місцях експлуатації;_
створити АРМ підтримки управлінських рішень по обслуговуванню розосереджених парків засобів вимірювань, основою математичного й програмного забезпечення якого є розроблені модель, методи й інформаційна технологія.
Основні результати дисертації впроваджені в: Харківському військовому університеті (05.02.2003 р.); Державному науково-дослідному інституті «Система» (17.04.2003 р.); у Центральному управлінні метрології й стандартизації Збройних Сил України (22.03.2007 р.).
Особистий внесок автора. Всі наукові результати, що виносять на захист, отримані автором особисто. У публікаціях, написаних у співавторстві, авторові належать наступні результати: [1] - метод визначення оптимальної кількості й формування раціональних планів застосування пересувних лабораторій вимірювальної техніки; [2] – метод вибору оптимального складу мобільних операційних елементів системи обслуговування; [3] – метод формування вимог до операційних елементів системи обслуговування ЗВ; [4] – модель обслуговування ЗВ у місцях їхньої експлуатації та метод формування планів застосування пересувних метрологічних лабораторій; [5] - модель розподілу операцій перевірки засобів вимірів по робочих місцях і метод розрахунку необхідного обладнання; [6] – метод вибору оптимальної спеціалізації робочих місць (каналів обслуговування); [7] – аналіз завдань, розв'язуваних при управлінні обслуговуванням ЗВ пересувними лабораторіями вимірювальної техніки; [9] – модель обслуговування засобів вимірювань в місцях експлуатації при обмеженні тривалості обслуговування; [10] – метод оптимізації параметрів агрегатно-модульної автоматизованої вимірювальної системи; [15] – аналіз управління пересувними лабораторіями вимірювальної техніки для обслуговування ЗВ; [16] – вибір методів аналізу системи обслуговування; [17] – запропонований метод вибору структури системи обслуговування ЗВ.
Апробація результатів дослідження. Основні положення й наукові результати, сформульовані в дисертації, доповідалися й обговорювалися на міжнародній і державній науково-технічній конференціях: 1-м міжнародному молодіжному форумі Електроніка й молодь у ХХ столітті (м. Харків, 1997); 2-м міжнародному молодіжному форумі Електроніка й молодь у ХХ столітті (м. Харків, 1998); Науково-технічної конференції НМЦ (ВЕ) Удосконалення системи засобів метрологічного забезпечення озброєння та військової техніки (м. Харків, 1998); 2-й Науково-технічної конференції НМЦ (ВЕ) Удосконалення системи і засобів метрологічного забезпечення озброєння та військової техніки (м. Харків, 1999); Міжнародної науково-технічної конференції Метрологія та вимірювальна техніка (м. Харків, 2000); 1-м міжнародному радіоелектронному форумі «Прикладна радіоелектроніка. Стан і перспективи розвитку» (м. Харків, 2002); 4-й Науково-технічної конференції НМЦ (ВЕ) Удосконалення системи і засобів метрологічного забезпечення озброєння та військової техніки (м. Харків, 2003), Науково-практична конференція "Внутрішні війська МВС України на етапі реформування та розбудови" (м. Харків, 2007).
Публікації. За результатами досліджень опубліковані 17 наукових праць, у тому числі 8 наукових статей, з яких 2 у науково-технічних журналах, 6 у збірниках наукових праць, що входять у перелік спеціалізованих видань, затверджених ВАК України (1 з яких без співавторства), у матеріалах тез доповідей 9 конференцій.
Структура и обсяг роботи. Дисертація містить вступ, чотири розділи, висновки, додатки. Повний обсяг дисертації складає 177 сторінок, в тому числі: 21 рисунків на 6 окремих сторінках і 7 таблиць на 2 окремих сторінках, 5 додатків на 11 сторінках. Список використаних джерел складається зі 125 найменувань. що розміщені на 13 сторінках.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
У вступі описано: актуальність теми и наукової задачі; зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами; мета і задачі дослідження; об’єкт, предмет і методи дослідження; наукова новизна і практичне значення одержаних результатів; особистий внесок здобувача; інформація про реалізацію, апробацію та публікацію результатів.
У першому розділі проводиться аналіз особливостей управління обслуговуванням засобів вимірювання складних технічних комплексів, а також стану автоматизації управління обслуговуванням ЗВ у місцях їхньої експлуатації. Розглядаються способи організації обслуговування розосереджених парків засобів вимірювання й особливості ОЕ як об'єкта управління. Визначено два режими обслуговування засобів вимірювань: періодичний плановий та оперативний позаплановий. Зокрема проаналізовані показники ефективності обслуговування ЗВ складних технічних комплексів. Для кожного режиму Визначено протиріччя, що виникають при управлінні обслуговуванням засобів вимірювання СТК у місцях їхньої експлуатації. Оцінено вплив складу ОЕ й плану їх використання на ефективність проведення такого обслуговування. Розглянуто шляхи розв’язування існуючих протиріч. Визначені задачі, які необхідно вирішити, і методи їх досліджень. Розкривається взаємопов’язаність наукових задач та доводиться необхідність їх комплексного розв’язання.
Результати опубліковані в роботах [2,3,7,16].
У другому розділі пропонується модель управління обслуговуванням розосереджених парків засобів вимірювання, що ґрунтується на системному представленні управління операційними елементами, яка на відміну від існуючих передбачає декомпозицію загальної та агрегування складових задач (рис. 1).
Також в цьому розділі розв’язуються задачі, що підлягають автоматизації при управлінні плановим обслуговуванням розосереджених парків засобів вимірювання СТК, які потребують доопрацювання, а саме:
обґрунтування вимог до складу операційних елементів для планового обслуговування розосереджених парків засобів вимірювань;
визначення складу технологічного обладнання каналів обслуговування операційних елементів.
У формальному виді задача визначення раціонального складу операційних елементів при обслуговуванні заданого парку засобів вимірювань формулюється наступним чином. Показником оптимальності є мінімальна кількість операційних елементів Nopt при раціональній спеціалізації каналів обслуговування й оптимальному складі технологічного обладнання для їхньої комплектації. Параметрами, що змінюються в цій задачі є маршрути руху операційних елементів, тобто ; обмеження -найбільший час знаходження на маршруті кожного з ОЕ, який не повинен перевищувати нормативно заданого часу – .
, (1)
при виконанні обмежень:
, , , , , (2)
де - елементи триіндексної таблиці розміром , що визначають час, проведення обслуговування ЗВ в -м ЦО -м ОЕ від моменту завершення обслуговування ЗВ в -м ЦО; – кількість ЦО у маршруті -го ОЕ. Елементи цієї таблиці визначаються по формулі: , при , , , , , де – множина ЦО, що входять у маршрут руху -го ОЕ, М-множина ЦО в яких зосереджені ЗВ, – тривалість згортання -го ОЕ – час від моменту закінчення обслуговування ЗВ до виїзду із ЦО; – тривалість руху -го ОЕ з -го в -й ЦО; – тривалість підготовки до роботи в ЦО -го ОЕ – час від прибуття в ЦО до початку обслуговування ЗВ, .-час проведення робіт безпосередньо по обслуговуванню ЗВ в j-м ЦО -м ОЕ.
Це мінімаксна задача теорії розкладів для її розв’язання застосовується метод на основі методу гілок та меж для чого будується дерево рішень кожний рівень якого відповідає включенню чергового ЦО в маршрут кожного ОЕ.
Рис. 1. Структура моделі управління обслуговуванням розосереджених парків засобів вимірювань
Задача визначення складу технологічного обладнання КО формулюється наступним чином: для заданої номенклатури ЗВ s=1,..,S, що обслуговується необхідно визначити такий склад технологічного обладнання КО, що забезпечує їхнє обслуговування й при цьому буде оптимальним по обраному показнику оптимальності _загальна вартість технологічного обладнання (ТО).
У цьому випадку формалізована постановка завдання оптимізації складу ТО представляється в такий спосіб:
, (3)
де xu – кількість одиниць ТО u-го типу; U – кількість елементів множини всіх типів ТО, які можуть бути використані в складі КО. Сама ця множина визначається як перетин множини всіх типів ТО, які можуть використатися для обслуговування заданої номенклатури ЗВ, і множини типів ТО, які можуть бути виділені для комплектування ОЕ (тільки для етапу використання парку ОЕ).
Склад ТО повинен забезпечити виконання всіх операцій обслуговування для всіх типів ЗВ. Це обмеження задається за допомогою загальної функціональної схеми обслуговування (ФСО), що представляє у вигляді логічної функції:
, (4)
де – часткова ФСО, логічна функція, що визначає можливість обслуговування ЗВ s-го типу складом технологічного обладнання.
Ця задача вирішується методом блокового 0-1-програмування. Для чого ФСО розбивається на частини з незалежними змінними и для кожної частини застосовується алгоритм бінарного пошуку на дереві рішень.
Задача оптимального розподілу КО по видах вимірів в ОЕ формулюється в такий спосіб: задані маршрут руху операційних елементів (склад ЦО, у яких проводиться обслуговування ЗВ) ; відомі необхідні трудовитрати часу на обслуговування ЗВ g-го виду вимірів в i-м ЦО ; відомо загальна кількість каналів обслуговування R. Потрібно визначити кількість КО для g-го виду вимірів, щоб при цьому час завершення роботи на маршруті Tp був мінімальним. При цьому загальна кількість каналів обслуговування в ОЕ не повинна перевищувати (з урахуванням особливостей завдання завжди буде дорівнювати) R. Тоді задача оптимального розподілу КО по видах вимірювань у формалізованому виді записуються в таким чином. Знайти такі , щоб:
, (5)
де - тривалість обслуговування ЗВ в i-м ЦО, при дотриманні обмеження на загальну кількість КО:, де G – кількість груп КО.
Розв’язання цієї задачі здійснюється методом повного перебору, приймаючи на увазі невелику кількість варіантів розподілу КО.
Результати опубліковані в роботах [1-3,5,6,8-12].
У третьому розділі запропонований метод формування оперативного плану обслуговування розосереджених парків засобів вимірювання. Задача формування раціонального плану обслуговування розосереджених парків засобів вимірювання формулюється наступним чином. Визначити для кожного ОЕ множину ЦО і порядок їхнього обслуговування , а також час роботи операційного елементу в кожному із ЦО , при яких кількість ЗВ, що обслуговуються з урахуванням їх пріоритетності, буде максимальною.
Математична модель, що описує раціональний план обслуговування ЗВ на основі формування оперативного плану використання ОЕ, може бути представлена у вигляді співвідношень:
(6)
при обмеженнях:; ; ; (7)
де ; ; – час, протягом якого k-й ОЕ проводить обслуговування ЗВ в i-м ЦО свого маршруту; – сумарна кількість ЗВ, обслужених всіма ОЕ; – сумарна кількість ЗВ, обслужених k-й ОЕ; – елемент тривимірної таблиці, що визначає час переїзду з i-го в j-й ЦО (i=0..М, j=1..М) для k-го ОЕ від моменту закінчення обслуговування ЗВ в i-м ЦО до початку їхнього обслуговування в j-м ЦО. Цей елемент характеризує невиробничі витрати часу ОЕ, пов'язані з переїздом між ЦО; – функція часу, що визначає кількість обслужених ЗВ в i-м ЦО k-м ОЕ. Кожна з них – елемент матриці розміру .
Для прийнятих допущень знаходження раціонального плану використання ОЕ припускає:–
вибір оптимального порядку обслуговування ЗВ у кожному ЦО шляхом визначення ;–
призначення для кожного ОЕ раціонального маршруту руху ;–
розподіл сумарного часу роботи кожного ОЕ між ЦО, що входять у його маршрут .
Таким чином, план застосування ОЕ визначає для кожного елемента склад і послідовність відвідування ЦО, а також тривалість обслуговування ЗВ у кожному із цих пунктів.
Для досягнення максимуму обраного показника ефективності, порядок обслуговування ЗВ повинен бути таким, щоб з моменту початку роботи ОЕ в ЦО до довільного моменту t кількість обслужених ЗВ було в середньому не менше, ніж при будь-якому іншому порядку обслуговування. Формально таке правило може бути записане так:
, (8)
де - оптимальний план обслуговування ЗВ; П - множина всіх можливих планів обслуговування засобів обслуговування.
Формування плану буде циклічним і багатоетапним:–
підготовчий етап – підготовка вихідних даних, конкретизація черговості обслуговування ЗВ і табулювання по t елементів ;
- перший етап - синтез плану використання операційних елементів для обслуговування засобів вимірювань у ЦО На цьому етапі здійснюється випадкове формування маршруту ОЄ доповнене процедурою його локального поліпшення з подальшою оптимізацією часу обслуговування засобів вимірювань в ЦО;
- другий етап - порівняння знову отриманого рішення із кращим, знайденим у попередніх циклах ("рекордом").
Перший і другий етап виконуються циклічно. Висновок про закінчення обчислень приймається за критерієм середньої близькості до оптимального варіанта. Ця близькість пов'язана з відношенням загальної кількості циклів до кількості циклів , при яких відбувалося поліпшення рішення . При середнє відхилення становить близько 1%. Пошук припиняється, коли виконується умова .
Основні результати розділу опубліковані в [4,13-15].
У четвертому розділі наводиться інформаційна технологія рішення задач управління обслуговуванням розосереджених парків засобів вимірювання, яка ґрунтується на моделях та методах, що розроблені на попередніх етапах. Запропоновані структури інформаційних залежностей у моделі управління обслуговуванням РП засобів вимірювання СТК для планового (рис. 2) та оперативного обслуговування (рис 3).
Запропоноване АРМ «Управління обслуговуванням розосереджених парків засобів вимірювань», яке реалізоване за допомогою середовища програмування «DELPHI». До його складу входять наступні складові. Інтерфейсна частина складається з декількох пунктів, що відповідають частковим задачам управління обслуговуванням: підготовці вихідних даних, управління обслуговуванням РП засобів вимірювань у різних режимах (плановому та оперативному). Розрахункова частина, в якій реалізовані як запропоновані в попередніх розділах так и відомі раніше моделі та методи автоматизації управління обслуговуванням засобів вимірювань.
Обгрунтування вимог до складу ОЕ Рис. 2. Інформаційні залежності для управління плановим обслуговуванням розосереджених парків ЗВ
Рис. 3. Інформаційні залежності для управління оперативним обслуговуванням розосереджених парків ЗВ
Використання АРМ дозволяє також проводити попередній аналіз варіантів обслуговування розосереджених парків ЗВ.
В рамках запропонованого науково-методичного апарату розглядається приклад його використання для планування обслуговування розосередженого парку засобів вимірювань східного регіону для 21 центру обслуговування. Показано різницю для управлінських рішень при обслуговуванні парку ЗВ з урахуванням його розподілу по центрам обслуговування та без такого урахування. Доведено, що управлінські рішення, що отримані з використанням запропонованого математичного апарату дозволяють зменшити у середньому на 5-7 % час обслуговування розосереджених парків засобів вимірювань. Максимальне скорочення часу обслуговування складає 28%.
Основні результати розділу опубліковані в роботі [6,15,17].
У додатках розміщені екранні форми автоматизованого робочого міста «Управління обслуговуванням розосереджених парків засобів вимірювань», наведені порівняльні оцінки запропонованих моделей та методів з існуючими. Також у додатках розміщені акти впровадження результатів роботи.
ВИСНОВКИ
У дисертаційній роботі вирішено актуальну науково-технічну задачу розробки комплексу моделей, методів та інформаційної технології автоматизації управління обслуговуванням розосереджених парків засобів вимірювання складних технічних комплексів.
Ця задача має важливе значення для планування та організації обслуговування розосереджених парків засобів вимірювань в місцях їх експлуатації за допомогою операційних елементів, що забезпечить узгодження задач обслуговування з можливостями засобів обслуговування.
Основні результати досліджень:
1. Проведено аналіз моделей, методів та інформаційної технології управління обслуговуванням розподілених парків засобів вимірювань складних технічних комплексів. Обґрунтовано вибір методів дослідження, а саме системний аналіз, методи дослідження операцій, зокрема дискретної оптимізації, теорії розкладів та розподілу обмежених ресурсів.
2. Створена модель управління обслуговуванням розосереджених парків засобів вимірювань операційними елементами, що грунтується на системному представленні такого управління, яка на відміну від існуючих передбачає декомпозицію загальної та агрегування складових задач управління, що дозволяє узгодити задачі обслуговування з можливостями операційних елементів для прийняття обгрунтованих рішень. Декомпозиція задачі управління обслуговуванням розосереджених парків засобів вимірювань свідчить про наявність двох режимів обслуговування: планового та оперативного. Подальший аналіз кожного з цих режимів дозволив визначити задачі управління, які потребують удосконалення методів їх вирішення в рамках створеної моделі.
3. Удосконалений метод обґрунтування вимог до складу операційних елементів для планового обслуговування розсерджених парків засобів вимірювань, в частині урахування впливу їх структури на порядок обслуговування, що забезпечує підтримання заданого рівня готовності СТК. Метод заснований на комплексному використанні послідовного перебору та методу гілок та меж, що дозволяє отримувати необхідну кількість операційних елементів та їх раціональних маршрутів.
4. Удосконалений метод формування оперативного плану обслуговування розосереджених парків засобів вимірювань, доопрацьований в частині спільного урахування пріоритетності та порядку обслуговування засобів вимірювань, що забезпечує формування раціонального плану використання операційних елементів. Метод заснований на сукупному використанні методу випадкового пошуку з локальним поліпшенням плану та методу оптимізації з обмеженнями.
5. Дістал подальшого розвитку метод визначення складу технологічного обладнання каналів обслуговування операційних елементів, в частині пов’язаній з інтеграцією та оптимізацією операцій обслуговування засобів вимірювань, що забезпечує обґрунтування складу обладнання з урахуванням заданої номенклатури засобів вимірювань, які обслуговуються. Він базується на методі бінарного пошуку з використанням блокової оптимізації.
6. Запропоновано структуру та програмний інструментарій АРМ "Управління обслуговуванням розосереджених парків засобів вимірювань", що базується на запропонованих моделях та методах управління обслуговуванням засобів вимірювань.
7. Практичне значення наукових результатів підтверджується їхнім впровадженням у організаціях, що займаються управлінням обслуговуванням засобів вимірювань, а також в учбовому процесі Харківського військового університету.
8. Розроблені моделі та методи можуть бути використані при аналізі та синтезі підсистеми управління обслуговуванням розподілених систем, формуванні планів використання операційних елементів.
Практичне використання результатів дисертаційної роботи дозволяє:_
здійснити формування обґрунтованих управлінських рішень для планового та оперативного обслуговування розподілених парків засобів вимірювань;_
формувати раціональні вимоги до складу операційних елементів та плани їх використання для обслуговування розосереджених парків засобів вимірювань з урахуванням структури цих парків;_
підвищити оперативність обслуговування розосереджених парків засобів вимірювань та забезпечити заданий рівень готовності складних технічних комплексів.
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
1. Морозов А.А. Определение необходимого количества подвижных лабораторий измерительной техники для метрологического обслуживания войсковой измерительной техники регионов / А.А. Морозов, А.Б. Чернов // Украинский метрологический журнал. – 1999. – № 1.– С. 58-59.
2. Морозов О.О. Вибір способу обслуговування засобів вимірювального контролю для систем з підвищеними вимогами до готовності / О.О. Морозов, А.Б. Чернов // Системи озброєння і військова техніка. – 2007. – № 1(9). – С. 50–52.
3. Морозов А.А. Формирование требований к операционным элементам системы обслуживания средств измерительного контроля / А.А. Морозов, А.Б. Чернов // Системи обробки інформації. – Харків: Харківський університет повітряних сил, 2007. – Вип. 2(60). – С. 58-62.
4. Морозов А.А. Оптимизация планов использования подвижных метрологических лабораторий / А.А. Морозов, А.Б. Чернов // Системи обробки iнформацii. – Харків: Харківський військовий університет, 2000.– Вип. 2(8).– C. 30-33.
5. Морозов А.А. Способ распределенной поверки средств измерений / А.А. Морозов, А.Б. Чернов // Вісник Харківського державного технічного університету сільського господарства “Проблеми енергозабезпечення та енергозбереження в АПК України”. – Харків, ХДТУСГ, 2003.– . Т ., Вип.19. – С. 111-115.
6. Морозов А.А. Метод оптимального распределения рабочих мест по видам измерений выездной метрологической группы / А.А. Морозов, А.Б. Чернов // Збірник наукових праць Харківського університету Повітряних Сил. – Харків: ХУПС, 2006. – Вип. 1(7). – С.96-98.
7. Морозов А.А. Экспликация понятия “метрологическая производительность парка подвижных лабораторий измерительной техники” / А.А. Морозов, А.Б. Чернов // Вестник Национального технического университета "ХПИ". – Харків: НТУ “ХПІ”, 2002. – Т.2., Вип. 7. – С. 176-178.
8. Чернов А.Б. Оптимизация состава рабочих эталонов для подвижных лабораторий / А.Б. Чернов // Системи обробки інформації. – Харків: Харківський військовий університет, 2000. – Вип. 1(7). – C. 105-110.
9. Морозов А.А. Способы учета некоторых особенностей метрологического обслуживания при обосновании количества подвижных поверочных средств / А.А. Морозов, А.Б. Чернов // Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития: материалы 1-го Международного радиоэлектронного форума МРФ-2002, 8-10 октября 2002 г.– Ч 2.– Харьков, 2002. _C.464-467.
10. Волобуев А.П. Оптимизация параметров агрегатно-модульной автоматизированной измерительной системы / А. П. Волобуев, С. В. Рудаков, С. А. Тышко, А. Б. Чернов, М. Ю. Яковлєв // Метрологічне забезпечення в галузі електричних, магнітних та радіовимірювань (Метрологія в електрониці-2000): матеріали 3-ї Міжнародної науково-технічної конференції, 10-12 жовтня 2000 р.– Т.2.– Харків, 2000.– С.158-160.
11. Чернов А.Б. Планирование метрологыческого обслуживания подвижными поверочными средствами / А.Б. Чернов // Молодежь и радиоэлектроника в 21 веке: тез. докл. 1-го молодежного форума, 22-24 апреля 1997 г.–Харьков, 1997.– С.109.
12. Чернов А.Б. Определение оптимального состава поверочного оборудования подвижных поверочных средств / А.Б. Чернов // Молодежь и радиоэлектроника в 21 веке: материалы 2-го молодежного форума , 22-24 апреля 1998 г.–Харьков, 1998– С.22.
13. Чернов А.Б. Розроблення стратеги використання пересувних лабораторій вимірювальної техніки / А.Б. Чернов // Удосконалення системи і засобів метрологічного забезпечення озброєння та військової техніки: тези доповідей 1-ї науково-технічної конференції, 12-13 листопада 1998 р._Харків, 1998. _С.13
14. Чернов А.Б. Алгоритм синтезу раціональної стратегії використання пересувних лабораторій вимірювальної техніки / А.Б. Чернов // Удосконалення системи і засобів метрологічного забезпечення озброєння та військової техніки: тези доповідей 2-ї науково-технічної конференції, 23-24 вересня 1999 р._Харків, 1999._С.27.
15. Морозов А.А. К вопросу комплексного учета особенностей метрологического обеспечения подвижными метрологическими средствами / А.А. Морозов, А.Б. Чернов // Удосконалення системи і засобів метрологічного забезпечення озброєння та військової техніки: тези доповідей 3-ї науково-технічної конференції, 4-5 жовтня 2001р. – Харків, 2001. _С. 12.
16. Петунін Ю.Ф. Вибір шляхів дослідження системи метрологічного забезпечення угруповань військ / Ю. Ф. Петунін, В. В. Ніколенко, А. Б. Чернов // тези доповідей 1-ї науково-технічної конференції Харківського університету повітряних сил, 16-17 лютого 2005 р._Харків, 2005. _С. 48.
17. Морозов О.О. Оптимізація структури системи обслуговування засобів вимірювального контролю / О.О. Морозов, А.Б. Чернов // Внутрішні війська МВС України на етапі реформування та розбудови: тези доповідей науково-практичної конференції, 27-28 лютого 2007 р._Харків, 2007._С.152-153.
АНОТАЦІЯ
Чернов А.Б. Моделі та методи автоматизації управління обслуговуванням розосереджених парків засобів вимірювань складних технічних комплексів.-Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.06 - інформаційні технології.-Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського "Харківській авіаційний інститут", Харків, 2008.
В дисертаційній роботі розроблено комплекс моделей, методів та інформаційної технології автоматизації управління обслуговуванням розосереджених парків засобів вимірювань складних технічних комплексів, що забезпечує досягнення заданого рівня їх готовності.
Науковими результатами дисертації є: вперше одержано модель управління обслуговуванням розосереджених парків засобів вимірювань, що ґрунтується на системному представленні управління операційними елементами декомпозиції складових завдань управління; удосконалені метод обгрунтування вимог до складу операційних елементів для планового обслуговування, метод формування оперативного плану обслуговування розосереджених парків засобів вимірювання, дістав подальшого розвитку метод визначення складу технологічного обладнання каналів обслуговування операційних елементів.
Запропоновані моделі та методи автоматизованого управління обслуговуванням розосереджених парків засобів вимірювання СТК в місцях їх експлуатації можуть використовуватися при реалізації планування та підтримки управлінських рішень по використанню ОЕ для обслуговування розосереджених парків засобів вимірювань.
Ключові слова: управління обслуговуванням, операційні елементи, розсерджені парки засобів вимірювання, центри обслуговування.
АННОТАЦИЯ
Чернов А. Б. Модели и методы автоматизации управления обслуживанием рассредоточенных парков средств измерений сложных технических комплексов.-Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук за специальностью 05.13.06 - информационные технологии.-Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского "Харьковский авиационный институт", Харьков, 2008.
В диссертационной работе разработаны и доработаны модели и методы автоматизации управления обслуживанием рассредоточенных парков средств измерений и контроля сложных технических систем в местах их эксплуатации в виде информационной технологии комплексного обоснования требований к составу и стратегии использования операционных элементов.
Научные результаты диссертации. Впервые разработана модель управления обслуживанием рассредоточенных парков средств измерений операционными элементами, основывающаяся на системном представлении управления операционными элементами и отличающаяся декомпозицией общей и агрегированием частных задач, что позволяет согласовать задачи обслуживания с возможностями операционных элементов для принятия обоснованных решений. Показана взаимосвязь между частными задачами управления обслуживанием рассредоточенных парков СИ. Определены частные задачи и их методы решения которых подлежат доработке в рамках предложенной модели управления. Выделены два режима обслуживания средств измерений: плановый и оперативный. Рассмотрены особенности управления обслуживанием СИ для каждого из режимов.
Усовершенствован метод обоснования требований к составу операционных элементов для планового обслуживания рассредоточенных парков средств измерения в части учета влияния их структуры на порядок обслуживания, что обеспечивает поддержание заданного уровня готовности сложных технических комплексов. Он базируется на комплексном применении последовательного перебора и метода ветвей и границ, что позволяет получать рациональный состав операционых элементов и маршруты их движения для обслуживания рассредоточенных парков средств измерений.
Усовершенствован метод формирования оперативного плана обслуживания рассредоточенных парков средств измерений в части совместного учета приоритетности и порядка обслуживания средств измерений, что обеспечивает формирование рационального плана использования операционных элементов. Он использует комплексное применение метода случайного поиска с локальным улучшением маршрута ОЭ и оптимизации времени обслуживания средств измерений в каждом ЦО.
Получил дальнейшее развитие метод определения состава технологического оборудования каналов обслуживания операционных элементов в части, связанной с интеграцией и оптимизацией операций обслуживания средств измерений, что обеспечивает обоснование состава оборудования с учетом заданной номенклатуры обслуживаемых средств измерений. Он основан на бинарном поиске с использованием блочной оптимизации.
В совокупности разработанные модели и методы являются основой для автоматизации функций управления обслуживанием рассредоточенных парков средств измерения сложных технических комплексов, разработки инженерных методик, программных и технических средств автоматизации управления на основе информационных технологий. Используя предложенные методы и модели разработано АРМ «Управления обслуживанием рассредоточенных парков средств измерений», которое реализовано в среде быстрой разработки «Delphi ».
Ключевые слова: управление обслуживанием, операционные элементы, рассредоточенные парки средств измерения, центры обслуживания.
ABSTRACT
Chernov A.B Models and methods of automation by service of the scatter parks of equipment measurements of complex technical system._Manuscript.
Thesis for scientific degree of candidate of technical sciences by specialty 05.13.06 – information technology .-National Aerospace University “Kharkiv Aviation Institute”, Kharkiv , 2008.
In his thesis are developed models and methods of automation by service of the scatter parks of equipment measurements of complex technical complexes in places of their maintenance by the way of information technology of the complex substantiation of the requirements to structure and strategy of usage of operational units are modified.
The scientific achievements of this thesis are: model of service of the scatter parks of equipment measurements; method of the substantiation of the requirements to structure of operational units for scheduled service of the scatter parks of equipment measurements; method of creation of the operating schedule of service of the scatter parks of equipment measurements; method of definition of structure of the process equipment of channels of service of operational units.
Key words: manage of service, operational units; scatter parks of equipment measurements, centre of servsce.
Відповідальний за випуск М.О. Латкін
Підписано до друку 14.05.2008
Формат 60Ч90/16.
Умов. друк. арк. 1,0. Наклад 100 прим. Замовлення № 241 _
Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського
"Харківський авіаційний інститут"
61070, м. Харків, вул. Чкалова, 17
http://www.khai.edu
Видавничий центр “ХАІ”
61070, м. Харків, вул. Чкалова, 17
izdat@khai.edu
