0041_Математическое моделирование флоат

УДК 658.012.011.56: 658.26
Математическое моделирование флоат- процесса
Щербаков М.А., Кушников В.А.
В статье разработан подход к оценке выполнимости плана мероприятий флоат –
процесса, позволяющий в режиме оперативного управления обнаружить
противоречивость плана и выполнить его необходимую коррекцию.
Ключевые слова: флоат- процесс, аварийная ситуация, план мероприятий
Mathematical modeling float – process
Shсherbakov M.A., Kushnikov V.A.
In article the approach to an assessment of feasibility of a plan of measures float –
process is developed, allowing in a mode of operative management to detect discrepancy
of the plan and to execute its necessary correction.
Keywords: float-process, an emergency, a plan of measures
Мировая тенденция производства листового стекла склоняется к флоатпроцессу как к наиболее новому и прогрессивному. Улучшение качества
выпускаемой продукции в настоящее время не возможно без усовершенствования
математического обеспечения программ управления флоат-процессом. Проведенные
исследования [1,2] показывают, что с внедрением информационного управление на
предприятиях по изготовлению стекла, в 2 и более раза сокращаются потери от
брака,
и
происходит
ускорение
выполнения
технологических
процессов,
уменьшается неритмичность выполнения производственных заданий.
Большинство
информационных
промышленности
(например,
узконаправленны,
и
системы
осуществляют
систем
предприятий
ГРАСмикро,
оперативное
«Metronex
управление
стекольной
и
др.)
процессом
производства листового стекла в отдельно взятых групп технологического
оборудования, и в стереотипных ситуациях. Мировые лидеры в системах
управления производством стекла Optima S.r.l. и JoTiKa (Midlfnds) Software Ltd так
же используют работу отдельно взятого оборудования, а не всего плана
мероприятия. Недостатком данных систем служит, невозможность осуществить
мониторинг процесса формирования стекла в целом, кроме того существующие
информационные системы не позволяют оперативно проверить выполняемость
сложного плана мероприятия по производству листового стекла в режиме реального
времени, скорректировать план, и за счет этого повысить оперативность и качество
управленческих решений. Как показала практика, план мероприятий
по
производству листового стекла содержит около 1000 мероприятий, на каждом
мероприятии выполняются различные условия, обеспечивающие его успешную
реализацию. В настоящее время проверка плана мероприятий ведется руководством
предприятия в основном с использованием интуиции и опыта квалифицированного
персонала. Данное обстоятельство приводит к тому, что часто возникают попытки
осуществить заведомо нереалистичного плана. Анализ реалистичности выполняется
со значительной
задержкой, что приводит к нерациональному использованию
материальных и энергетических ресурсов предприятия.
Вышеизложенное,
обуславливает необходимость разработки и внедрения в составе математического
обеспечения управляющих комплексов новых моделей и алгоритмов управления
флоат - процессом, позволяющих преодолеть указанные трудности. Кроме того, при
создании специализированного
математического обеспечения информационных
систем для предприятий стекольной промышленности недостаточное внимание
уделялось проблемам управления и учета всего производства, а не отдельным его
сегментам.
На данный момент не выработано единой методологии решения указанных
задач. Данное обстоятельство указывает на необходимость разработки новых
моделей и алгоритмов для проверки плана мероприятий, позволяющих осуществить
управление процессом формования листового стекла в условиях аварийных
ситуаций.
Постановка задачи
Разработать модели, методы и алгоритмы, позволяющие автоматизировать
проверку
плана
мероприятий
по
управлению
флоат-процесса
на
выполнимость
и
непротиворечивость и выбрать оптимальный вариант реализации плана в условиях
быстрого изменения параметров объекта управления. Для решения поставленной
задачи был разработан комплекс математических моделей, характеризующих
типовые ситуации, возникающие в процессе изготовления листового стекла. На
основе этого комплекса математических моделей были разработаны алгоритмы,
позволяющие в интерактивном режиме выполнять следующие действия:
1. оценить возможность осуществления выбранной стратегии производства или
проведения ремонтных работ на предприятии;
2. разработать алгоритм поэтапной реализации выбранной стратегии по
критерию наименьших финансовых либо временных затрат;
3. определить данные и документы, которые необходимо учесть ЛПР при
реализации выбранной стратегии.
Математическая модель
Для создания комплекса математических моделей, характеризующих типовые
ситуации, было разработано формализованное описание типовых ситуаций,
характеризующих деятельность стекольного предприятия, состоящее из комплекса
продукционных и фреймовых моделей. Данное математическое обеспечение
позволяет формализовать опыт управленческого персонала по выбору оптимальной
стратегии поведения при планировании производственных работ и существенно
повышает оперативность и качество принимаемых управленческих решений. Для
того, чтобы определить важнейшие связи характеристик производственных
ситуаций, сведения целесообразно представить в виде фреймов, используемых в
качестве универсального средства для формализации конкретных знаний в
различных предметных областях. В проектируемой системе фрейм – это структура
данных, предназначенная для хранения информации по стереотипной ситуации.
Структура ситуационного фрейма «Описание производственной ситуации» в
разрабатываемой информационной системе имеет следующий вид:
S , a1 , b1 , a 2 , b2 ,..., a* , b* ;
a1 , b1 C ИмяПС , {Nm} ;
a 3 , b3 C ОписаниеПС , {Des } ;
a 2 , b2 C ПричиныПС , {Re} ;
a 4 , b4 C Последстви яПС , {Con} ;
a5 , b5 C ВремяПС , { Tн , Tк , Tп } ; a 6 , b6 C Цех , {Sh} ; a 7 , b7 C Мероприяти я , { Act } ;
a8 , b8 C Документы , {Dok } ; a 9 , b9 C Прочие , {Oth} .
Мероприяти я C Act1 , Act 2 ... Act i
где C – отношение «состоит из», Тн, Тк, Тп – время начала, окончания
производственной
ситуации
и
потерянное
время;
<Act>,
<Sh>
–
слоты
наименований контролируемых объектов и подразделений, соответственно; <Dok> –
слот
наименований
документов,
используемых
ЛПР
при
разрешении
производственной ситуации; i – известная константа.
На основании фреймовой модели была синтезирована графовая модель плана
мероприятий,
позволяющая
провести
проверку
плана
мероприятий
на
непротиворечивость.
При разработке базы знаний информационной системы управления флоат-процесса
были использованы продукционные модели. Содержимое продукционной базы
знаний
представляет
собой
набор
продукционных
правил,
содержащий
необходимые для проведения логического вывода знания, вопросы и списки
разрешенных значений. продукционные эвристики близки стилю человеческого
мышления эксперта, знания которого хранятся в базе знаний. однако, как
показывает
практика,
продукционные
модели,
описывающие
поведение
управленческого персонала в сложных производственных ситуациях, содержат
большое количество условий, проверка которых на выполнение и противоречивость
представляет сложную задачу.
В связи с этим для решения указанных задач была использована оригинальная
модель, построенная на логических элементах – конъюнкторах, дизъюнкторах и
инверторах. В качестве примера на рис. 1 приведён элемент модели, построенной на
конъюнкторах и дизъюнкторах.
Рис. элемент модели, построенной на конъюнкторах и дизъюнкторах
В данном фрагменте содержатся знания, используемые при устранении опасной
производственной
ситуации,
выявленной
проверкой
выполняемости
плана
мероприятий при флоат – процессе. Так (V1)-отскок последнего растягивающего
устройства (РУ), (V2) – признаки, (V3)- причины, (V4) – действия,(V5) – сход
звездочек остальных РУ с ленты, (V6) – смещение ленты стекла в одну сторону,
(V7) – незначительное сужение лужи, (V8) – попадание воды на концевики РУ, (V9)
– срабатывание системы защиты, (V10) – провести отскок РУ этой же пары на
другой стороне, (V11) – ввести остальные РУ ближе к оси ванны расплава, (V12) –
уменьшить скорость вращения остальных РУ, (V13) – выполнить заворот ленты
стекла, (V14) – проверить работоспособность остальных РУ, (V15) – увеличить
скорость вращения следующей пары РУ до штатной, (V16) – развести остальные РУ
до штатного захвата по бортам.
Данный подход к оценке выполнимости плана мероприятий флоат – процесса
позволил разработать специализированное информационно-программное
обеспечение, позволяющее в режиме оперативного управления обнаружить
противоречивость плана и выполнить его необходимую коррекцию.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Макаров Р.И. Автоматизация производства листового стекла. М.: Изд-во ACB/2002-192 с.
2.
Соколов В.И. Введение в теоретическую стереохимию. М.: Наука, 1979. 244 c.