книги из ГПНТБ / Васильев, В. В. Гибридные модели задач оптимизации

2.Диапазон изменения продолжительности одной работы— 1—100.

3.Шаг изменения продолжительности — 1 импульс.

4.Максимальное число работ в графике — 200.

5.Максимальное число событий в графике — 120.

6.Машина позволяет определить величину и конфигурацию

критического пути сетевого графика и временные характеристики отдельных работ и событий в относительных единицах и календар­ ном исчислении.

Рис. 124

7.Ввод исходных данных осуществляется вручную с клавиа­ туры пульта или автоматически с перфоленты.

8.Вывод информации осуществляется с помощью цифровых

газоразрядных индикаторов.

9. АСОР-2 снабжена системой визуальной индикации работ критического пути, дерева максимальных путей и фронта выполнен­ ных работ.

10.Машина может обслуживаться одним оператором средней технической квалификации.

11.В конструкции машины предусмотрена возможность объе­

динения двух и более машин в один агрегат.

12. Максимальное время определения одной временной харак­

теристики — не более 2 сек.

На рис. 124 показан общий вид машины, где 1 — вычислитель­ ная стойка; 2 — блок питания; 3 — пульт управления; 4 — вынос­ ной индикатор.

Характерным отличием машины АСОР-2 от предыдущих модифи­ каций аналогичного назначения является цифровой способ пред­ ставления информации, который позволяет получить высокую точ­ ность решения и автоматизировать ввод и вывод информации, а также наличие в ней специального календарного устройства.

Руководителю или ответственному исполнителю комплекса ра­ бот при использовании цифровой модели наряду с абсолютными значениями временных характеристик целесообразно иметь реальные

календарные сроки начала или окончания работ, измеренные от­ носительно даты начала разработки с учетом всех праздничных и нерабочих дней. Исходная информация о продолжительностях работ может быть задана в различных единицах измерения. Во всех этих случаях необходимо определение реальных календарных сроков.

Кроме этого, при управлении с помощью системы СПУ часто возникает задача прогноза состояния выполнения работ сетевого графика на любое наперед заданное число (задача определения пла­ нового фронта работ). Решение этой задачи также требует наличия в модели устройства, определяющего календарные даты.

Известные нам схемы измерения временных характеристик цифровых моделей не позволяют непосредственно решить сформу­ лированные выше задачи.

Для решения этих задач в составе машины было разработано специальное пересчетное устройство, краткое описание и принципы работы которого мы даем ниже.

На рис. 125 и 126 приведены схемы, иллюстрирующие принципы построения и работы календарного устройства. На рис. 125 показана •схема собственно календарного счетчика. Она состоит из следующих

494

элементов: 1 — счетчик десятков дней; 2 — счетчик единиц дней; 3 — счетчик десятков месяцев; 4 — счетчик единиц месяцев; 5 — счетчик десятков лет; 6 — счетчик единиц лет; 7—12 — дешифрато­ ры соответствующих счетчиков 1—6; 13—18 — цифровые индикато­ ры тех же счетчиков; 19 — счетчик порядковых дней недели; 20 — дешифратор счетчика 19; 21 — счетчик признака високосности года; 22, 23 — схемы ИЛИ; 24 — генератор импульсов сдвига; 25 — схе­

Счетчики 1—6 включены каскадно, так что выход счетчика еди­ ниц дней 2 включен на счетный вход счетчика десятков дней 1, вы­ ход счетчика десятков дней включен на счетный вход счетчика еди­ ниц месяцев 4 и т. д. Счетные импульсы, изображающие количество рабочих дней, поступают на счетные входы счетчиков 2 а 19 через нижние входы схем ИЛИ 22 и 23 выхода вентиля 29 по команде триггера 28. Указанные выше счетчики, а также счетчики] 19 и 21 имеют так называемые цепи предустановки для предварительной установки календарной даты начала отсчета и соответствующих ей порядкового дня недели и признака високосности года. Сигнал сброса в начальную дату подается перед началом счета по цепи сброса 33.

Делитель частоты с изменяемым коэффициентом деления вместе с переключателем 32 служат для согласования единиц измерения продолжительностей работ с рабочими днями, которые должен отсчитывать календарный счетчик. Так, если продолжительности

работ заданы в рабочих часах или сменах, то коэффициент деления 30 устанавливается равным числу рабочих часов или смен в рабочем дне. При этом импульсы генератора 31 поступают в цифровую мо­ дель непосредственно, а в календарное устройство — через делитель частоты. В данном случае переключатель 32 находится в правом положении. Если продолжительности работ заданы в неделях или декадах, то коэффициент деления 30 устанавливается равным числу рабочих дней в неделе или декаде, причем переключатель 32 должен находиться в левом положении. Импульсы генератора 31 поступа­ ют в календарное устройство непосредственно, а в цифровую мо­ дель — через делитель частоты 30.

Для учета логической структуры календаря в схеме имеется селектор концов месяцев и года, который представляет собой сово­ купность схем И — ИЛИ. Сигналы на входы селектора поступают с выходов дешифраторов 7—10. Селектор формирует сигналы сброса счетчиков 1 и 2 в начало месяца при появлении на входе селектора следующих дат: 31.01; 29.02; 32.03; 31.04; 32.05; 31.06; 32.07; 32.08; 31.09; 32.10; 31.11; 32.12 и сигналы сброса счетчиков 3 и 4 вначало года при появлении в счетчике месяцев числа 13. Сброс осуществля­ ется по цепи 34.

Счетчик признака високосности года, имеющий коэффициент пересчета 4, в високосные годы по цепи 35 производит перестройку в селекторе схемы И конца февраля 29.02 на 30.02. Для пропуска праздничных и нерабочих дней служит селектор 26, который, так же как и 27, представляет собой совокупность схем И — ИЛИ. Он срабатывает при появлении одной из дат: 01.01; 08.03; 01.05; 02.05; 09.05; 07.11; 08.11; 05.12, а также при появлении на выходах 20 сигнала нерабочего дня.

Выходной сигнал селектора 26 открывает вентиль 37 и импульсы генератора 24 через верхние входы схем ИЛИ 22 и 23 производят сдвиг счетчиков 2 и 19 до тех пор, пока не исчезнет сигнал селектора 26, т. е. пока не будет осуществлен пропуск праздничных и нерабо­ чих дней. Частота импульсов генератора 24 должна быть достаточно высокой по сравнению с частотой генератора 31, чтобы сдвиг можно было осуществить в интервале между счетными импульсами. Ка­ лендарное устройство может использоваться совместно с цифровой моделью сетевого графика в различных режимах.

На рис. 126 показана схема включения календарного устройства в измерительные цепи машины для реализации режима определения планового фронта работ, который осуществляется следующим об­ разом.

Сигналы с дешифраторов счетчиков календарной даты 7— 12 календарного устройства 41 поступают в селектор даты фронта ра­ бот 40, в котором с помощью переключателей или иных коммутацион­ ных элементов набирается дата фронта работ. Сигнал на выходе этого селектора появится только тогда, когда содержимое календар­ ного счетчика будет соответствовать набранной в селекторе дате фронта.

196

После подачи импульса пуска модели на полюс 43 триггер пуска 37 установится в единичное состояние и импульсы генератора так­ товых импульсов 39 через открытый вентиль 38 начнут поступать в календарное устройство и цифровую модель. Сигнал с выхода се­ лектора 40 через схему ИЛИ сбросит триггер пуска модели в нуль и прекратит поступление импульсов в календарное устройство и цифровую модель. Проиндицировав состояние выходных тригге­ ров моделей работ, мы получим информацию о работах сетевого графика, выполненных к заданному моменту времени.

Для расчета сетевых графиков описанное календарное устройст­ во может быть использовано также совместно с другими специа­ лизированными моделями, например АСОР-1, РИТМ-1. В этом случае в качестве устройства сопряжения модели с календарным устройством должен использоваться преобразователь величин на­ пряжений, которыми представлены временные характеристики работ, во временной интервал, величина которого будетопределяться числом импульсов генератора эталонной частоты, поступающих в счетчик за время интервала.

7.5. К ВОПРОСУ ПОСТРОЕНИЯ ЦИФРО-АНАЛОГОВЫХ КОМПЛЕКСОВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ В СИСТЕМАХ СПУ

Известно [95, 97], что расчет сетевых моделей довольно сложных объектов успешно производится с помощью цифровых вычислительных машин. Применение аналоговых и комбинирован­ ных специализированных машин целесообразно для расчета и отображения небольших по объему сетей, фрагментов подробной сети или укрупненных сетевых графиков, соответствующих подробной сети. Наглядность решения и оперативность его получения позволя­ ют в максимальной степени использовать преимущество специали­ зированных машин. Руководитель или ответственный исполнитель проекта получает возможность непосредственно наблюдать резуль­ таты изменений в сетевой модели. Специализированная машина'яв­ ляется здесь машиной-советчиком и справочником параметров се­ тевой модели.

При этом возникает ряд часто довольно спорных вопросов, свя­ занных с возможной сферой применимости специализированных машин для решения задач сетевого планирования и управления, возможностями агрегатирования таких машин друг с другом, по­ строения цифро-аналоговых комплексов и др.

Типовая блок-схема специализированной вычислительной ма­ шины для расчета сетевых графиков изображена на рис. 127.

Основу машины обычно составляет блок моделей работ (БМ Р ) — совокупность отдельных устройств, предварительно связанных только по цепям питания и управления, входы и выходы которых подключены к наборному полю.

197

Наборное поле (//77) — это коммутационное устройство, с по­ мощью которого устанавливаются связи между моделями работ в соответствии с топологией исследуемого сетевого графика.

Устройство ввода и вывода информации (УВВ) обеспечивает ввод исходной информации о параметрах элементов сетевой модели и регистрацию числовой информации о длине критического пути, сроках начала и окончания работ, резервах, получаемых при моде­ лировании сети.

Кроме числовой информации, моделирующее устройство поз­ воляет получить также качественную информацию о форме крити­ ческого пути, положении фронта работ, критической зоне и дру^

гих характеристиках сети. Визуальное отображение этой

информации осуществляет си­ стема индикации (СИ), в состав которой может входить ряд устройств для индикации номе­ ров выбранных работ, индикации конфигурации сетевого графика и положения критического пути, индикации графика интенсив­

ности потребления ресурсов и т. д.

Реализацию необходимых режимов работы и измерений при моделировании производит устройство управления и измерений (УУИ), которое выполняет необходимые переключения управляю­ щих цепей, измерение и оперативное отображение параметров се­ тевой модели.

В различных типах машин некоторые элементы блок-схемы могут быть объединены или отсутствовать, но в целом описанные функции будут выполняться.

Набор задачи моделирования сетевого графика на специализи­ рованной машине обычно состоит из следующих операций:

а) установки величин, моделирующих продолжительности и дру­ гие параметры работ (стоимости, ресурсы);

б) соединения моделей отдельных работ между собой для получе­ ния модели сетевого графика;

в) настройки системы индикации (набор конфигурации сети и установление однозначного соответствия между индикационными и функциональными моделями работ).

Специализированная вычислительная машина позволяет получить следующую информацию о сетевой модели х:

а) величину и конфигурацию критического пути:

б) величину раннего возможного срока начала и окончания лю­ бой выбранной работы;

1 Здесь приведены возможности некоторой гипотетической машины, объеди­ няющие возможности различных существующих машин, которые в принципе мо­ гут быть реализованы в составе одной машины.

198

в) величину позднего допустимого срока начала и окончания любой выбранной работы;

г) величины различных резервов выбранных работ; д) стоимость выполнения комплекса работ;

е) график интенсивности потребления одного или нескольких видов однородных ресурсов в функции времени выполнения проекта; ж) конфигурацию путей критической зоны, соответствующей

заданному коэффициенту напряженности; з) положение фронта работ на заданный момент времени;

и) календарные сроки начала и окончания работ с учетом осо­ бенностей существующего календаря;

к) визуальную индикацию дерева максимальных путей с корнем в начальном событии.

Специализированным вычислительным машинам для расчета сетевых графиков присущи следующие достоинства, вследствие кото­ рых целесообразно их применение в качестве технического средства систем сетевого планирования и управления:

а) простота построения модели, наличие физической аналогии между моделью и исследуемым объектом;

б) удобство работы с моделью, отсутствие необходимости про­ граммирования, отсутствие проблемы общения человека с ма­ шиной;

в) легкость вариации исходных данных, отсутствие запаздывания между моментом ввода измененных данных и результатов изменений, обычно наблюдаемого при использовании цифровых вычислитель­ ных машин с программным управлением;

г) высокая наглядность получаемых результатов, которая вместе с оперативностью их получения позволяет эффективно включить исследователя с его опытом в обратную связь системы человек — машина при реализации неформальных или трудно реализуемых методов оптимизации по стоимости и ресурсам.

Различным типам машин и устройств для расчета задач сетевого планирования и управления свойственны свои недостатки, однако общими из них являются следующие:

а) трудность автоматизации ввода топологии исследуемой сети, вызванная несовершенством коммутационных систем;

б) инерционность перестройки существующих устройств визуаль­ ного отображения сетевой информации, что связано с чрезмерной сложностью электронных систем отображения;

в) сложность построения систем, автоматически решающих зада­ чи оптимизации сетей по стоимости и ресурсам, связанная с отсутст­ вием достаточно разработанных методов оптимизации.

Все существующие модели сетевых графиков предполагают лишь регистрацию общей стоимости комплекса работ при задании стои­ мостей выполнения отдельных работ и зависимости их от продолжи­ тельности выполнения работ, а также регистрацию графика одно­ временно потребляемого ресурса, когда заданы величины ресурсов, необходимые для выполнения каждой работы.

199

Упомянутые выше достоинства и недостатки специализирован­ ных машин имеют существенное значение при рассмотрении вопро­ сов, связанных с построением цифро-аналоговых комплексов для обработки информации в системах СПУ.

Агрегатирование моделирующих устройств задач СПУ. Проб­ лема агрегатирования нескольких моделирующих устройств возникает в том случае, когда модель сетевого графика не может быть реализована с помощью одного устройства или это неудобно делать по каким-либо соображениям.

Наиболее простым является случай, когда количество работ сетевого графика всего в несколько раз (в 2—3 раза) превышает

Рис. 128

возможности моделирующего устройства. К набору такой сети мож­ но привлечь 2—3 однотипных моделирующих устройства, располо­ женных в одном помещении.

После того как определены граничные события, разделяющие сеть на подсети, каждая из которых будет моделироваться отдель­

1.Объединение наборных полей отдельных устройств путем выполнения соединений между моделями событий, которые опреде­ лены как граничные.

2.Установление связей между устройствами управления, обес­ печивающих необходимую синхронизацию цепей управления и со­ гласование измерительных цепей.

Эти операции, являясь общими для устройств аналогового и гибридного типов, имеют ряд особенностей. При агрегатировании устройств, в которых используются диодная аналогия Денниса или схемы на электронных усилителях постоянного тока, соединение наборных полей должно осуществляться через устройство согласо­ вания, назначением которого является понижение уровня рабочих напряжений. В противном случае напряжения, моделирующие ве­ личину критического пути и другие временные характеристики сети, суммируясь по отдельным устройствам, могли бы достигнуть зна­ чений, недопустимых по нормам техники безопасности или нормам электрической прочности элементов. Связи устройств управления должны обеспечить использование одного измерительного блока для

200

регистрации результатов решения с целью уменьшения погрешнос­ тей, вызванных несогласованностью шкал измерительных приборов различных моделирующих устройств.

Агрегатирование цифровых моделей, напротив, не требует ис­ пользования устройства согласования при объединении наборных полей, так как величины временных интервалов могут изменяться в широких пределах, не вызывая аварийного режима схемы. Объ­ единение устройств управления требует жесткой синхронизации генераторов тактовой частоты, использования единственного из­ мерительного счетчика для регистрации параметров сетевой модели

иобеспечения согласованности

вработе других элементов и це­

Не касаясь спорных вопросов, связанных с целесообразностью реализации такой структуры, поскольку это приводит к некоторому изменению сложившейся методологии использования моделей СПУ, рассмотрим состав структуры (рис. 129) и распределение информации между ее звеньями.

Одна из машин нижнего уровня моделирует достаточно авто­ номный фрагмент сети на основе исходной информации. В каналы связи от каждой такой машины нижнего уровня передается информа­ ция о параметрах укрупненной сети, в которой сохранены события и работы, существенные для контроля основных этапов проекта в масштабе второго уровня. Каждая машина второго уровня на основе информации, полученной по каналам связи, формирует фрагмент сети, укрупненный на втором уровне. В результате моде­ лирования и оптимизации этого фрагмента можно получить инфор­ мацию об основных характеристиках его, которая передается к ма­ шинам более высокого уровня.

Нетрудно представить, что для достаточно сложных сетей, на­ считывающих тысячи работ, количество уровней будет небольшим. В большинстве случаев, по-видимому, будет достаточно двух-трех уровней иерархии.

Особенностями этого способа агрегатирования являются от­ сутствие непосредственной связи между машинами одного уровня и возможность использования обычных каналов связи для обмена информаций между уровнями. Это позволяет также в пределах

одного уровня и в различных уровнях использовать разнородные машины.

В описываемой иерархической структуре целесообразен двух­ сторонний обмен данными: информационный — снизу вверх и директивный — сверху вниз.

Работа специализированных вычислительных машин в составе цифро-аналоговых комплексов. В последнее время значительное развитие получили многомашинные вычислительные комплексы [81], характерными особенностями которых являются многоцеле­ вое назначение, возможность мультипрограммной работы, возмож­ ность одновременного коллективного использования и наличие связанных с этим систем разделения времени и прерывания про­ грамм. Для обеспечения эффективной работы, экономного исполь­ зования памяти и быстродействия таких комплексов они должны быть дополнены достаточно развитой системой автономных специа­ лизированных машин, играющих роль периферийного оборудования и выполняющих функции предварительной обработки информации. Для задач сетевого планирования и управления эту роль могут выполнить специализированные аналоговые и гибридные модели сетевых графиков.

Наиболее приспособленными для работы в составе комплексов яв­ ляются цифровые моделирующие машины типа АСОР-2, РИТМ-2 и им подобные, в которых органически соединяются цифровой способ пред­ ставления информации саналоговым принципом построения структуры.

Можно предложить следующее распределение обязанностей ЭЦВМ комплекса и машины типа АСОР-2. Цифровая машина про­ изводит первичный расчет подобной сети с учетом стоимостных и ресурсных ограничений и укрупняет ее до размеров, приемлемых для машины типа АСОР-2. Специализированная машина является моделью укрупненной сети и служит справочником-советчиком, ко­ торым постоянно пользуются руководитель проекта, ответственный исполнителе или коллектив специалистов, проводящих совещание о ходе выполнения работ по сетевой модели. Эти лица могут разыгры­ вать на машине различные ситуации, возникающие в ходе обсужде­ ния, и оперативно получать результаты внесенных изменений. Характеристики измененной таким образом укрупненной модели могут быть использованы в качестве директивных сроков и переда­ ны в ЭЦВМ для проведения оптимизации с учетом наложенных ограничений или ответственным исполнителям фрагментов сети для пересмотра исходной информации, мобилизации неиспользованных резервов, перераспределения ресурсов и т. д.

Электронная цифровая вычислительная машина, как следует из сказанного, кроме программы расчета сетевого графика должна располагать также программой укрупнения сети и выдавать в ре­ зультате работы матрицу соединений работ укрупненного сетевого графика, а также информацию о продолжительностях работ укруп­ ненной сети с указанием адресов моделей работ в кодах специали­ зированной машины.

202