книги из ГПНТБ / Отраслевые автоматизированные системы управления
..pdfиологичсскн взаимозаменяемых ресурсах) определенного набора ресурсов в соответствии с нормами их взаимоза меняемости.
В соответствии с этим обозначим через \-lk (t) коли чество к-го ресурса, которое в порядке оперативного уп равления необходимо поставить /-му предприятию к мо менту времени t, или (t) — приведенный показатель потребности /-го предприятия к моменту времени t в ма териально-технических ресурсах. Обозначим через / мно
жество |
пунктов |
хранения фондов резервов отрасли (/ =" |
= {і/і = |
1,2,..., |
?».}), куда могут входить предприятия от |
расли, смежных отраслей, склады территориальных уп равлений Госснаба СССР и т. д.
Множества / и / , как правило, пересекаются, что впол не естественно в случаях оперативного перераспределения ресурсов между предприятиями одной отрасли.
Пусть uhij |
(t) — количество к-то ресурса, которое |
в |
|
оперативном |
порядке может быть выделено в момент |
t с |
|
г'-го пункта для /-го предприятия; |
xhi (t) — общий лимит |
||
к-то ресурса, |
которым в момент t |
располагает г'-й пункт |
|
для целей оперативного управлення. |
|
||
Подчеркнем, что здесь имеются |
в виду именно фонды |
резервов оперативного управления, поскольку в соответ ствии с основным планом материально-технического снаб
жения в пунктах |
і ЄЕ / могут производиться и храниться |
||
фонды |
ресурсов |
основного плана производства. |
|
В |
существующей практике материально-техниче |
||
ского снабжения для отрасли з^станавливается |
обычно го |
||
довой |
фонд запасов ресурсов. В ряде случаев |
этот фопд |
разбивается по кварталам или месяцам. В зависимости от интервала времени [О, Т], в течение которого моделируется процесс оперативного управления материально-техни ческим снабжением, на уровне отрасли можно исходить из реально установленных лимитов на соответствующие виды ресурсов либо (исходя из общегодовых лимитов) само стоятельно устанавливать квартальные, месячные и дру гие лимиты. Целесообразно при этом руководствоваться статистическими данными о характере использования ре зервов в прошлом за аналогичные периоды времени, по скольку, как показывает практика, вероятные отклонения в поставке материально-технических ресурсов по вре мени распределяются неравномерно.
Далее можно сформулировать следующие ограничения:
т |
|
2 »к« (t - -hii) + У ю (t - t'k}) > ijh(t) |
(5-і) |
или
771 |
S |
|
|
S |
|
|
|
2 |
2 т.,- (*) una |
(t - |
t'w) |
+ 2 Tw (0 П-з (' |
- 4) > Ь (t); |
||
1=1 (l=i |
|
|
K=l |
|
|
||
2Hkfi(*)<*fci(0; |
|
|
|
(5.2) |
|||
3=1 |
|
|
|
|
|
|
|
T от n |
|
|
|
|
|
||
? 2 2 » л і ( 0 * < г 7 й ( 0 , Г ) ; |
|
(5.3) |
|||||
0 i = l 3=1 |
|
|
|
|
|
||
hi>\i(VkJ(t)J); |
|
|
|
|
(5.4) |
||
i £ l ; ] £ j ; k = 1 , 2 , . . . , s |
|
|
|
||||
где |
s — общее число рассматриваемых видов ресурсов; |
||||||
uh(0,T) |
|||||||
— установленный |
лимит |
на использование А;-го |
|||||
|
ресурса |
за период времени [0, Т]; |
|
||||
Уи] (t) — коэффициенты взаимозаменяемости ресурсов на |
|||||||
|
;-м предприятии в процессе оперативного уп |
||||||
|
равления; |
|
|
|
|
||
Vuj (t) — количество |
к-то ресурса, которое |
необходимо |
|||||
|
выделить /-му предприятию в момент t из фон |
||||||
|
дов вышестоящих плановых органов (резервы |
||||||
|
министерства, Госснаба СССР, Совета Ми |
||||||
|
нистров |
СССР |
или |
союзных |
республик); |
6 л и (иьи (0» 0» ®id (Уhi 09. t) — периоды времени, необхо
димые |
для транспортировки соответствующих |
ресурсов |
с мест |
производства (или хранения) к местам |
использо |
вания. |
|
|
Величины Qhij и Qkj непосредственно зависят от объ емов транспортируемых ресурсов и времени транспорти- -*-ровки. Возможность выбора средств транспортировки и его влияние на скорость доставки ресурсов здесь не рас сматриваются. Предполагается, что используются в
основном традиционные способы транспортировки.
Заказ Н ІЩ |
Щ |
Следует обратить внимание на различие в индексации величии 9 и 6. Для 0 посредством индекса і указано место производства или хранения ресурсов. Для 9 такие места заранее указаны (и введены в модель) быть не могут, по скольку эти величины зависят от возможных решений на более высоких уровнях управления, чем отрасль. При моделировании процесса управления материально-тех ническим снабжением па уровне отрасли может быть использована пнформациятолько о вероятных пунктах про-_ изводства или хранения резервов высших плановых орга нов, на основе которой оцениваются величины 9;(7-.
Величины t'kj и t'hij позволяют отразить в модели воз можность досрочного получения предприятиями резервов ресурсов, что может произойти па практике.
Оперативное управление материально-техническим
снабжением — динамический процесс, который |
пред |
ставляется моделью «скользящего» планирования. |
При |
нимаемые в соответствии с такой моделью решения |
обра |
зуют комплекс непрерывной последовательности решений. Этот комплекс основывается на анализе текущей инфор мации о материально-техническом снабжении предприя тий отрасли и оперативных прогнозов о реальном состоянии материально-технического снабжения на предприятиях от расли.
Цель принимаемых решений не только в ликвидации сбоев в производстве в данный момент времени t, но и в их~ предупреждении в перспективе [О, Т]. Продолжительность Т определяется в основном полнотой и надежностью ин формации о состоянии материальпо-техиического снаб жения, а нулевой момент соответствует началу планируе мого этапа оперативного управления, рассчитанного на перспективу Т.
Если реальный процесс производства и материальнотехнического снабжения в общем соответствует прогнозу, то должен реализоваться намеченный план оперативного управления. В противном случае начало существенного несоответствия принимается за нулевой момент времени и на базе новой информации о состоянии производства и материально-технического снабжения рассчитывается но-^ вый вариант оперативного управления.
Эти положения, а также сформулированный ранее общий критерий оперативного управления (минимизация потерь, связанных с предотвращением или устранением
сбоев в производстве) позволяют представить целевую функцию модели в виде:
Т |
s п |
|
|
|
|
|
mm |
|
2cM}(t)uw(t) |
+ |
Mk(t)Vkj(t) |
dt. |
(5.5) |
' о |
/і=і ;'=1 Li=i |
|
|
|
|
|
где Ciaj (t) и Мк |
(t) — приведенные коэффициенты потерь, |
|||||
связанные |
с использованием |
единиц |
ресурсов |
uhij |
(t) и |
|
Исходные показатели £jk (t), |
(t), xkl (t), |
Uh |
(0, T) |
|||
предполагаются |
неотрицательными. |
Также |
неотрица |
|||
тельными |
полагаются и искомые |
функции |
uhij |
(t) и |
Vhj (t).
Проведем некоторый качественный анализ построенной модели с помощью рис. 17. С формальной точки зрения ре
шение рассматриваемой |
условно |
|
экстремальной задачи |
|
|
|
lkij |
f |
|
I |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
|
|
T |
Рис. |
17 |
|
|
|
существует всегда, если начальный момент времени сдви нут достаточно влево для того, чтобы все аргументы функ ций Uhij {t — tkij') и Vkj (t — t'hj) были неотрицательными •^"рассматриваемойпостановке задачи функции с отри цательным аргументом, не определены). Другими словами, если сбой производства прогнозируется к моменту вре мени t, то его упреждение в выработке решения должно быть достаточным для транспортировки ресурсов и других
связанных с этим задержек (ограничения (5.1)).
Отмеченные обстоятельства являются математически формализованным воплощением общих требований к под системе оперативного управления ОАСУ, касающихся
своевременности и достоверности информации |
о ходе про |
|||||||
изводства |
и |
о |
материально-техническом снабжении. |
|||||
Итак, |
если |
t — th/ |
> 0 и ( - |
tkij' |
>> 0, то ограниче |
|||
ния (6.1) всегда можно удовлетворить |
при любых вели- |
|||||||
•~*чтшах |
(t) > 0 |
и |
£, (t) > 0, |
поскольку |
величины |
|||
VkJ (t) сверху |
не |
ограничены. |
|
|
|
|||
Остальные ограничения модели удовлетворяются ав |
||||||||
томатически |
даже |
при ukij- (t) = |
0. |
|
|
6:* 163
Следовательно, при указанных ограничениях задача имеет решение. Это, однако, не значит, что всегда суще
ствует реальный способ |
оперативного |
управления |
мате |
||||
риально-техническим |
снабжением. |
|
|
||||
Во-первых, резервы оперативного |
управления |
выше |
|||||
стоящих |
плановых органов, |
которые |
введены в |
модель |
|||
с помощью |
величин |
Vhj |
(t), |
фактически ограничены. Эти |
|||
условия |
не |
находят |
отражения в модели потому, что |
она описывает процессы принятия решений па уровне отрасли.
Во-вторых, если даже может быть реализован опти мальный план оперативного управления материальнотехническим снабжением, описываемый рассмотренной моделью, то в соответствии с (5.5) следует проанализи ровать реальный уровень потерь и рассмотреть другие возможные варианты оперативного управления, которые могут быть связаны с переходом на производство выпуска новой продукции или с временной остановкой производ ства. При этом кроме задач материально-технического снабжения сфера оперативного управления решает и дру гие задачи производства (планирует производственные мощности, номенклатуру выпуска продукции, финансы, кадры, ит . д.). Такие варианты и по своему содержанию, и по времени реализации могут существенно отличаться от задач оперативного управления материально-техническим снабжением и в данной модели не рассматриваются.
Взаимосвязанность средств и методов оперативного управления и в то же время их относительная незави симость являются характерным проявлением в области оперативного управления общей взаимосвязанности и от носительной самостоятельности функциональных и орга низационно-функциональных подсистем ОАСУ.
При оперативном управлении производством не всегда целесообразно и удобно выделять отдельные самостоятель ные временные этапы планирования (месяцы, декады, дни). Во многих случаях следует рассматривать.непрерывные по времени процессы управления.
В общем случае модель может оказаться достаточно сложной, причем сложность обусловливается не только большой размерностью задачи для реальных систем, но главным . образом сложными функциональными зависи мостями в неравенствах (5.4). При этом в настоящее время трудно оценить общую практическую пригодность мо-
деііи, однако для имитации на ЭВМ процессов оператив ного управления эта модель представляется уместной. Надо полагать, что широкое применение экономикоматематических методов для решения задач оптимального оперативного управления возможно только в условиях высокоразвитых автоматизированных систем управ ления.
Во многих случаях при учете конкретных особенностей системы общая модель может быть существенно упроще на и сведена к изученным уже задачам оптимального планирования. Покажем, как из общей модели формально может быть получена обычная транспортная задача ли нейного программирования. Рассмотрим производство од ного продукта. В этом случае s = 1 и индекс «/с» опуска ется. Обозначая через / множество производителей про дукта, а через J— множество его потребителей, определяем, что utj — количество продукта, которое должно быть до ставлено из і-то пункта производства в /-й пункт потреб ления. При этом, игпорируя динамику процесса перевозок, опускаем индекс if.
Предположим далее, что в условиях (5.1) общей модели Vj = 0. Если вместо неравенств введем в эти ограничения точные знаки равенства, то получим:
п |
|
|
|
|
2 |
иИ |
= хи і = |
1, 2 , . . . , т; |
(5.6) |
3=1 |
|
|
|
|
т |
|
|
|
|
2 |
и ц |
= & . / = |
1 1 2 , . . . , п . |
(5.7) |
i = l |
|
|
|
|
Соотношения (5.6) и (5.7) представляют ограничения транспортной задачи, а величины xt и |7 - обозначают соответственно наличие продукта в і-м пункте производ ства и потребность в нем в jf-M пункте назначения.
Вид модели транспортной задачи (замкнутая или от крытая) может быть установлен путем сопоставления ве личин
тп
2 хг и |
2 І З - |
і = 1 |
3 = 1 |
Ограничения (5.3) и (5.4) общей модели в транспортной задаче не фигурируют, так как они отражают динамику перевозок.
Целевая функция транспортной задачи непосредственно следует из функционала (5.5), если в последнем V} = О, а интеграл по времени игнорируется. Целевая функция имеет вид:
n т
2 |
2 Ci . ;Wij - > m i " , |
(5.8) |
3=1 |
г=1 |
|
где коэффициенты Cij отражают затраты на транспорти
ровку |
единицы продукта |
из і-го пункта производства в |
7-й пункт назначения. В |
данной модели, как в общей, |
|
и,ц > |
0. |
|
Для исследования вопроса о соотношении общих (на пример, годовых) и локальных лимитов на ресурсы пред
ставляет интерес |
рассмотрение |
ограничений |
(5.2) |
и (5.3). |
|
|
|
Ограничения (5.3) в модели оперативного управления |
|||
материально-техническим снабжением характеризуют |
фак |
тор общегодового или другого лимитирования резервов материальных ресурсов. Методические подходы к расчету оптимальных уровней резервов, основанные на исполь зовании вероятностных характеристик «сбоев» производ ства (функций £jh (0 и (t)), достаточно разработаны1 5 п нами не рассматриваются.
Задача подсистемы оперативного управления заклю чается в том, чтобы, исходя из установленных общих ли митов на ресурсы (Uk (0, Т)), обеспечить их своевремен ную реализацию. Информационные службы ОАСУ дол жны обеспечивать определенное соотношение между фондами резервов ресурсов отрасли и наличием ресурсов в пунктах производства и хранения. Это требование можно
выразить |
следующим соотношением: |
Т m |
|
j 2 |
Xl:i(t)dt^uk(0,T). |
0i= l
0.Л а и г е. Оптимальные решения. М., изд-во «Прогресс», 1967.
Такое соотношение интегрально связывает ограничения (5.2) и (5.3). Если
Т m
j S |
xM(t)dt^Uk(0,T), |
О i=1 |
|
то ограничения (5.2) или (5.3) будут иметь нулевую оценку (т. е. выделенные фонды не будут обеспечиваться реаль ными ресурсами или, наоборот, возможности обеспечения в данный период не могут быть реализованы вследствие общих ограничений на фонды резервов ресурсов). Напри мер, в отрасли досрочно реализованы материальные ре зервы данного квартала (Uh (О, Т) — 0). В связи с этим возникает вопрос о привлечении резервов из фонда руко водства министерства (V),j (t) ^> 0). Однако министерство предлагает использовать фонды ресурсов отрасли следую щего квартала (Uh (0, 2\) > 0).
В представленной модели оперативного управления материально-техническим снабжением на уровне от расли не находят непосредственного отражения фонды материальных запасов на предприятиях, так как эти фон ды, предназначенные для обеспечения ритмичности про изводства, непосредственно включаются в основной план материально-технического снабжения. Кроме того, при нимая решение о .выделении предприятию из резервов министерства определенного количества ресурсов (£jb (t)), главк фактически так или иначе учитывает состояние ре зервов на предприятии. И наконец, имеющиеся на пред приятиях отрасли текущие резервы могут быть объектом оперативного перераспределения на уровне главка, по скольку они учитываются в модели в показателях x^i (t).
5.Линейная модель оперативного управления материально -техническим снабжением
Рассмотренная модель оперативного управления ма териально-техническим снабжением на уровне отрасли в общем виде в настоящее время вряд ли приемлема для практического использования, хотя она и позволяет вы явить некоторые качественные особенности процесса уп равления. Возможность сведения общей модели к изучен-
ным задачам математического программирования, имеющим большое значение в практике управления, была показана уже на примере транспортной задачи.
Рассмотрим случай сведения модели к блочной задаче линейного программирования. Решение такой задачи представляется вполне реальным в условиях развитого информационного обеспечения в ОАСУ.
Будем считать, что интервал времени принятия опе ративных решепий (О, Т) моя^ет быть разделен на дис
кретные подынтервалы t = |
1, 2, |
Т (например, |
дии) |
||
и все |
временные показатели |
t, &кц, |
6,,7- исчисляются це |
||
лыми |
величинами. Тогда |
вместо |
искомых |
функций |
|
ukij (t) неизвестными величинами будут u\ij, |
представ |
||||
ляющие собой количество к-то ресурса, которое |
может быть |
||||
выделено /"-му предприятию |
с і-го пункта хранения |
фон |
дов резервов отрасли в период t. Аналогичный смысл по
лучают |
искомые |
величины V'nj, исходные |
данные |
Ejl-j, |
|
ti и др. |
|
|
|
|
|
Предположим, |
что величины 0,,^- и 0,и- |
в течение |
ин |
||
тервала |
времени |
[0, Т] постоянны. |
Далее |
исключим |
из |
модели |
неизвестные величины t'kij |
и t'kj, |
характеризую |
щие аргумент с запаздыванием, и введем дополнительные
искомые |
величины |
wiij |
и r'kj. wan — количество к-го |
|||||||
ресурса, |
поставляемое |
с |
і-то пункта хранения |
фондов |
||||||
резервов |
отрасли |
и |
потребляемое |
в |
t-ж период |
времени |
||||
/-м предприятием; гу — количество |
к-то ресурса, |
которое |
||||||||
потребляется |
в |
t-ж |
период времени / - М предприятием |
|||||||
из |
фондов |
резервов |
высших |
планово-хозяйственных |
||||||
органов. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В |
соответствии |
с |
новыми условиями задачи |
имеем: |
||||||
|
|
Т-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(5.9) |
T-l
(5.10)
Ограничениям (5.1) общей модели теперь можно при-
Дать |
следующий вид: |
|
т |
|
|
2 |
wkij + >ii > Ikj |
|
t =l |
|
|
ИЛИ |
|
|
s |
m |
|
2 rid 2 Л + г«)>|1- |
(5.11) |
-Ограничения исходной модели (5.2) и (5.3) с учетом ра венства (5.9) принимают форму:
71 |
T—t |
|
2 |
2 а>ЙГ<4; |
(5.12) |
7=1 T=B M j
Гn m T - f
2 2 |
2 |
2 |
|
^ < г / , ( о , л - |
|
|
|
|
(5.13) |
||
(=17=1 г=1 т = 0 ^ - |
|
|
|
|
|
величины и)щ и |
|||||
В ограничениях |
(5.9) — (5.13) |
искомые |
|||||||||
r'i;j неотрицательны |
при таких |
условиях: |
|
|
|||||||
T>t>Bkij |
|
+ i; |
T>t^Qkj |
+ l. |
|
|
|
(5.14) |
|||
Если |
t ^ |
Qhij, W'KI}=0, |
при t^Qhj, |
rlkj= О, то |
|
ограни |
|||||
чения исходной |
модели (5.1) не играют |
самостоятельной |
|||||||||
поли. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Целевая функция задачи для рассматриваемого |
случая |
||||||||||
принимает вид: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Т |
s |
п |
/т |
T—t |
|
|
T—t |
\ |
|
|
пи» (2 |
2 |
2 |
2 |
сш 2 |
»ЙГ + |
АГІ 2 |
|
(5-15) |
Преобразованная модель является моделью линейно! о программирования.
Рассмотрим условия существования решения этой за
дачи. Если для некоторого значения |
t задано |[-; ^> О |
||
(причем |
для соответствующего ресурса |
к и предприятия |
|
j t <С dhij |
при і Е / н і \ |
6 й ; ) , ТО условия (5.11) не могут |
|
быть удовлетворены. |
|
|
|
Отсутствие решения |
означает, что в подсистеме опе |
ративного управления сигнал сбоя зафиксирован служ бой прогнозирования состояния материально-техниче ского снабжения поздно и на переброску необходимых