Библиографическое описание:

Юсупов Ф., Алиев О. А. Автоматизация проектирования процесса математического моделирования задач текущего планирования производства первичной переработки хлопка-сырца в среде MATLAB // Молодой ученый. — 2016. — №9.5. — С. 49-50.



В работе рассматриваются вопросы разработки и реализации фрагмента системы автоматизации проектирования АСУП, с применением системы ИИ, реализующего решение комплекса задач оптимального текущего планирования непрерывного производства (на примере производства первичной переработки хлопка-сырца). Исследуемый объект управления относится к классу непрерывных производственных процессов с последовательной структурой. Входом объекта управления является множество первичных продуктов (ручной и машинные сборы, промышленные и селекционные сорта хлопка-сырца). Выходом объекта управления является множество конечных продуктов – хлопковое волокно, хлопковый линт, семена хлопчатника (посевные и технические, технические семена направляется маслоэкстракционные заводы), волокнистые отходы.

Многоступенчатый производственный процесс первичной переработки хлопка-сырца для целей объемного (текущего) планирования предлагается методом агрегирования свести к двум обобщенным операциям – «джинирования» и «линтерования» [1]. Предлагается управление (планирование) процессом проводить по двухступенчатой схеме в соответствии с количеством обощенных операций. Представление производственной системы в плановом периоде по двухстадийной схеме с учетом получения промежуточных продуктов (нелинтерованных семян) позволяет повысить адекватность модели планирования и, следовательно, повысить обоснованность и точность планирования.

На основании построенной статической двухстадийной модели производственного процесса переработки хлопка-сырца и установленного закона совместного распределения выпусков конечных (промежуточных) продуктов при заданных параметрах технологического процесса и интенсивностях использования дискретных технологических режимов формулируется задача объемного планирования затрат и выпуска.

Задача планирования рассматриваемого производства сводится к определению таких интенсивностей режимов агрегированных операций, при которых обеспечивается в рамках, наложенных на систему производственных ограничений, максимально возможная эффективность производства. Последняя оценивается с помощью критерия эффективности отражающего степень соответствия полученных решений поставленной цели управления.

Формулируется детерминированная модель текущего планирования основного производства в терминах модели линейного программирования (ЛП). При решении задачи оптимального планирования производства, сводящейся к модели линейного программирования большой размерности, возникает ряд проблем, связанных со значительной трудоемкостью процесса формирования массива коэффициентов ограничений, а также коэффициентов целевой функции оптимизационной модели. Например, для среднего хлопкозавода размерность матрицы коэффициентов условий модели планирования составляет 1700 управляющих переменных (в том числе порядка 25 целочисленных) и 13000 ограничений.

Матрицы ограничений практических задач оптимального текущего планирования в зависимости от номенклатуры производства, могут содержать десятки тысяч ненулевых элементов. Подготовка этих элементов к непосредственному вводу в машину при ручном формировании матрицы связана с трудоемкой вычислительной работой, при которой неизбежны ошибки. Большая часть этих ошибок выявляется и исправляется до решения задачи. Не выявленные ошибки могут составлять незначительное количество, но обнаружение их по результатам решения задачи может представлять значительные трудности и отразиться на общем времени решения задачи. Использование разработанного алгоритма (программного интерфейса) формирования матриц исходных данных оптимизационной модели текущего планирования основного производства первичной переработки хлопка-сырца позволяет уменьшить объем вводимой информации, а вместе с этим и объем подготовительной работы и количество ошибок, дает возможность пользователю подготавливать исходную информацию в удобной для него форме.

Для решения таких задач на ЭВМ необходимо применять специальные программные средства, позволяющие автоматизировать процесс ввода параметров, матрицы исходных данных и коэффициентов целевой функции, оптимальной модели. В работе разработано алгоритм программного интерфейса для реализации на ЭВМ с помощью пакета прикладных программ MATLAB (Раздел «Математика, Optimization Toolbox») [2] модели оптимального планирования основного производства первичной переработки хлопка-сырца и их автоматизация решения. При описании алгоритма интерфейса делается допущение о том, что имеется определенное множество параметров оптимизационной модели, некоторым образом распределенное по выходным массивам.

Таким образом, автоматизированная система решения задач ЛП предоставляет пользователю достаточная средства автоматизации процедур решения и исследования широкого класса задач ЛП. Хотя система и может быть приспособлена для автоматизации решения производственных задач оптимального планирования, наиболее полно ее возможности используется в научных исследованиях.

Особенностью программного интерфейса состоит в обеспечении возможности построения матриц задачи ЛП на основе базовых данных. Ряд коэффициентов ограничений и целевой функции задачи представляет собой производные величины, которые должны быть результатом преобразований базовых данных. В то же время базовые данные необходимо хранить в связи с возможными потребностями в них, возникающими при анализе оптимального решения и корректировке исходных данных. Таким образом, использование программного интерфейса, формирования матриц условий оптимизационной задачи ЛП позволяет увеличить возможности обеспечения потребителей необходимой информацией.

Предлагаемая автоматизированная система планирования дает возможность проведения достаточно точного и оперативного пересчета на ЭВМ проектов плана в условиях итеративного процесса (что будет, если …) их разработки. Система выдает по каждому из вариантов плана интенсивностей использования дискретных режимов обобщенных операций, оптимальные планы выпуска модификаций конечных продуктов; значения основных технико-экономических показателей планируемого периода; двойственные оценки и интервалы устойчивости оптимального плана к вариациям параметров модели.

Для контрольного примера были выбраны шесть планируемых модификаций конечного продукта [1] (), выпуск конечных продуктов реализуется по двум режимам операции "джинирования" (), параметры которых были заданы технологами данного предприятия. Значения нижних и верхних границ выпуска конечных продуктов, удельные технико-эконмические показатели на конечные продукты отделом планирования.Значения элементов матрицы , коэффициентов выхода конечного (промежуточного) продукта при единичной интенсивности режима ,представлены технологами.Значения прямых производственных затрат на операции "джинирования" и на операции "линтерования" представлены отделом планирования. Трудоемкость обработки единицы исходного сырья на оборудова­нии операции "джинирования" и "линтерования" представлены технологами, а также другие необходимые данные представлены специалистами хлопкоперерабатывающего предприятия.

В результате получаем задачу линейного программирования с шестью неизвестными и 33 ограничениями. Используя исходные данные, на основе пакета "LINPROGMATLAB" на ЭВМ IBMPC было получено решение оптимизационной задачи [1]. Оптимальное решение было получено за 16 итераций.

Литература:

  1. Юсупов Ф. Детерминированная модель оптимального текущего планирования основного производство первичной переработки хлопка-сырца// Труды V1 международной конференции «идентификация систем и задачи управления» Москва 29 января – 1 февраля 2007 г. Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН. SICPRO’07. М.: ИПУ РАН, 2007. – 865-871 с.
  2. Дьяконов В. П., Круглов В. В. Математические пакеты расширения MATLAB. Специальный справочник. СПб: Питер, 2001.–363 с.
Основные термины (генерируются автоматически): первичной переработки хлопка-сырца, текущего планирования, оптимального текущего планирования, производства первичной переработки, текущего планирования основного, планирования основного производства, оптимального планирования, задач оптимального текущего, решения задачи, модели планирования, основного производства первичной, планирования производства, оптимизационной модели, программного интерфейса, конечных продуктов, задачи оптимального планирования, текущего планирования производства, коэффициентов целевой функции, модели оптимального планирования, задач оптимального планирования.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос