Библиотечный каталог авторефератов Украины

ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Москаленко Валентина Володимирівна

УДК 519.8:681.518

МОДЕЛІ, АЛГОРИТМИ ТА ІНФОРМАЦІЙНА ТЕХНОЛОГІЯ

УПРАВЛІННЯ РОЗВИТКОМ РОЗПОДІЛЕНОЇ СИСТЕМИ

(НА ПРИКЛАДІ СТРАХОВОГО ФОНДУ ДОКУМЕНТАЦІЇ УКРАІНИ)

Спеціальність 05.13.06 - Автоматизовані системи управління та прогресивні інформаційні технології

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Харків - 1999

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Харківському державному політехнічному університеті Міністерства освіти України.

Науковий керівник:        доктор технічних наук, професор Годлевський Михайло Дмитрович, Харківський державний політехнічний університет, завідувач кафедри автоматизованих систем управління

Офіційні опоненти:        доктор технічних наук, професор Павлов Олександр Анатолійович, Національний технічний університет України “КПІ”, завідувач кафедри автоматизованих систем обробки інформації та управління

       кандидат технічних наук, доцент Мілов Олександр Володимирович, Харківський державний економічний університет, доцент кафедри економічної кібернетики

Провідна установа:                Харківський авіаційний інститут

ім. М.Є. Жуковського, кафедра “Інформаційні керуючі системи та технології”, м. Харків.

Захист відбудеться  “20” травня 1999р. о 14-30годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.050.07 у Харківському державному політехнічному університеті, за адресою:  310002, Харків-2, вул. Фрунзе, 21.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Харківського державного політехнічного університету.

Автореферат розісланий  “ 16   ”    квітня   1999 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради                                         Шкварко Ю.В.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. В умовах переходу до ринкових відношень відбуваються зміни в управлінні економікою України. Підприємства набули фінансової самостійності, але залишилися залежними від міністерств та відомств, які займаються розподілом державного замовлення, пільгових кредитів тощо. Підприємства не можуть відмежуватися від державного регулювання тому, що вони працюють в межах єдиної економіки. Таким чином, у сучасних умовах стає актуальною проблема розробки моделей та алгоритмів координації функціонування і розвитку окремих підприємств в межах єдиної техніко-економічної системи (ТЕС).

Типовим прикладом ТЕС є Страховий фонд документації України (СФДУ), який займається страхуванням технічної документації шляхом створення її мікрокопій та відтворенням у випадках втрати або пошкодження оригіналу. Особливістю цієї системи є дворівнева структура, яка характеризується великою кількістю вихідної інформації та зв'язків між її елементами, що спричиняє необхідність створення моделей та алгоритмів управління розвитком та координації функціонування окремих підсистем СФДУ. Цю проблему необхідно розглядати в межах інтегрованої автоматизованої системи управління (ІАСУ).

       Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертацію виконано в рамках досліджень кафедри АСУ ХДПУ з бюджетної теми “Розробка теоретичних основ математичних моделей, організаційно-економічних механізмів ефективного управління національними економіками, що трансформуються”, затвердженої наказом Міністерства у справах науки і технологій України №72 від 17.03.1997 р., а також згідно з “Програмою створення Урядової інформаційно-аналітичної системи України з надзвичайних ситуацій” (УІАС НС), затвердженої Постановою Кабінету Міністрів України №96 від 16.01.1996р., в межах теми “Забезпечуюча підсистема СФДУ УІАС НС”, та за договорами №62 і №63, проведеними ХДПУ з НДІ мікрографії Держцентру СФДУ.

Мета і задача дослідження. Метою дисертаційної роботи є розробка моделей, алгоритмів та інформаційної технології координації функціонування і управління розвитком розподіленої ТЕС на прикладі СФДУ. Досягнення цієї мети забезпечується в роботі шляхом розв'язання комплексу взаємопов'язаних задач:

- формування цілей та критеріїв функціонування СФДУ, а також переліку задач, рішення яких забезпечує їх досягнення;

- розробка моделей та алгоритмів координації функціонування СФДУ при поточному плануванні;

- розробка моделей та алгоритмів координації функціонування СФДУ при середньостроковому плануванні;

- розробка інформаційної технології побудови системи підтримки прийняття рішень (СППР) при поточному і середньостроковому плануванні;

- перевірка працездатності моделей, алгоритмів і інформаційної технології на реальному прикладі.

Наукова новизна одержаних результатів. У процесі розв'язання задач згідно з метою роботи отримано такі нові результати:

1. дістали подальший розвиток безітеративні алгоритми координації дворівневих систем стосовно розподіленої системи СФДУ;
2. дістали подальший розвиток ітеративні алгоритми координації дворівневих систем стосовно розподіленої системи СФДУ;
3. вперше запропоновано підхід до розробки динамічної моделі і алгоритму управління розвитком СФДУ при середньостроковому плануванні;
4. вперше розроблено алгоритм побудови траєкторії розвитку СФДУ при середньостроковому плануванні;
5. вперше розроблено моделі і алгоритми розподілу обсягів робіт і ресурсів між підсистемами СФДУ;
6. вперше розроблено інформаційну технологію СППР для підсистем поточного і середньострокового планування ІАСУ СФДУ.

Практичне значення одержаних результатів полягає в розробці: 1) моделей та алгоритмів координації процесу розподілу обсягів робіт між підсистемами на етапі поточного планування; 2) моделей та алгоритмів координації функціонування і управління розвитком розподіленої системи СФДУ при середньостроковому плануванні, які дозволяють сформувати множину ефективних рішень розподілу ресурсів і обсягів робіт між підсистемами; 3) інформаційної технології підтримки прийняття рішень при плануванні та управлінні розвитком СФДУ, яка забезпечує реалізацію моделей та алгоритмів поточного і середньострокового планування.

Одержані практичні результати роботи спрямовані на досягнення основної мети СФДУ - мінімізації збитків суспільства у випадку пошкодження чи утрати документації. Результати дослідження використано в НДІ мікрографії для вирішення задач управління розвитком системи СФДУ.

Особистий внесок здобувача. Особисто автору належать такі результати:

1. формування цілей та критеріїв функціонування СФДУ та управління його розвитком;
2. безітеративні алгоритми координації функціонування СФДУ при поточному плануванні;
3. моделі та ітеративні алгоритми координації функціонування СФДУ при поточному плануванні;
4. принципи побудови динамічної моделі та алгоритму управління розвитком СФДУ при середньостроковому плануванні;
5. алгоритми побудови опорної траєкторії розвитку СФДУ;
6. моделі та алгоритми розподілу обсягів робіт і ресурсів між підсистемами СФДУ;
7. інформаційна технологія СППР для задач поточного і середньострокового планування системи організаційного управління ІАСУ СФДУ.

       Апробація результатів дисертації. Результати дослідження доповідалися та обговорювалися на Міжнародних науково-технічних конференціях "Комп'ютер: наука, техніка, технологія, здоров'я” (Харків, 1996, 1997, 1998), на П'ятій Міжнародній конференції “Нові технології у машинобудуванні“ (Харків - Рибачє, 1996г), на наукових семінарах кафедри автоматизовані системи управління і кафедри системного аналізу та управління Харківського державного політехнічного університету.

       Публікації. По темі дисертації опубліковано 8 робіт, у тому числі 4 статті в збірниках наукових робіт, 4 статті у збірниках трудів наукових конференцій.

       Структура роботи. Дисертація складається з вступу, чотирьох розділів, висновку і трьох додатків, а також із списку використаних джерел з 175 найменувань. Загальний обсяг дисертації становить 198 сторінок, в тому числі 118 сторінок тексту, 8 рисунків.

ЗМІСТ РОБОТИ

       У вступі розкривається стан проблеми, обгрунтовується актуальність теми, формулюється мета роботи, наводиться її наукова новизна та практична цінність.

       У першому розділі зроблено аналіз сучасних підходів до дослідження проблеми координації функціонування і управління розвитком розподілених ієрархічних ТЕС. Розглянуто загальну характеристику компонентів механізму функціонування ТЕС, особливості розподілених систем, характеристики ієрархічних систем та їх складових. Визначено проблеми, які виникають у розподілених ієрархічних системах: часткова формалізованість задач, інформованість підсистем, проблеми декомпозиції і координації. Проведено аналіз основних принципів функціонування ТЕС: “жорсткої” централізації, пріоритетного управління, стратегії обмеженої свободи, узгодженого планування, відкритого планування, стратегії вільного ринку.

Як приклад розподіленої дворівневої ТЕС в роботі розглянуто Державну систему СФДУ, її структуру, цілі та задачі функціонування окремих підсистем і всієї системи. Нижній її рівень утворюють регіональні науково-виробничі відділення (РНВВ) і архіви документації (АД). РНВВ займаються збиранням документації від підприємств, доведенням її до необхідної якості, мікрокопіюванням і передачею її до АД. Верхній рівень СФДУ складає Державний центр (ДЦ), задачами якого є розробка програм страхування документації, розподілення ресурсів, координація функціонування підсистем нижнього рівня, забезпечення ефективної роботи всього СФДУ. Виявлено, що внаслідок особливостей цієї системи неможливо беспосередньо застосувати існуючі моделі та алгоритми координації функціонування і управління розвитком розподілених ТЕС. Тому в роботі сформовано постановку задачі розробки моделей та алгоритмів поточного планування системи і управління розвитком СФДУ при середньостроковому плануванні.

У другому розділі розглядаються моделі та алгоритми координації функціонування системи СФДУ при поточному плануванні. Визначено два критерії, на підставі яких розв'язується ця задача: 1) максимізація обсягів робіт; 2) мінімізація собівартості мікрокопіювання одиниці продукції.

В роботі розглянуто дві групи моделей і відповідних їм алгоритмів. Першу групу складають моделі та алгоритми, в яких перший критерій має абсолютний пріоритет. Це означає, що сумарні обсяги робіт, які виконуються, відповідають пропускним спроможностям системи (алгоритми Т1, Т2, Т3). Другу групу складають моделі і алгоритми, в яких критерії мають відносний пріоритет стосовно один одного (алгоритми Т4, Т5, Т6).

       Алгоритм Т1 реалізує принцип “жорсткої” централізації. ДЦ розподіляє комплекти документації між РНВВ згідно з загальносистемними інтересами. Алгоритм Т2 сформовано на базі принципів побудови безітеративних алгоритмів координації. Він полягає в тому, що ДЦ передає всю множину комплектів документації на розгляд РНВВ, які, в свою чергу, розв'язують свої локальні задачі і їх розв’язки передають на верхній рівень. ДЦ, ураховуючи проекти планів РНВВ, а також згідно з загальносистемними інтересами формує плани РНВВ. Алгоритм Т3 є ітеративним. Спочатку РНВВ розглядають всю множину комплектів документації, розв'язують свої локальні задачі та розв’язки передають на верхній рівень. ДЦ аналізує проекти планів РНВВ і, згідно з системними інтересами, розв'язує задачу для “суперечних” множин (комплекти документації, на які претендують декілька РНВВ). Множина комплектів, які не увійшли до проектів планів жодного РНВВ, передаються для подальшого розгляду РНВВ. Ітераційний процес завершується тоді, коли усі комплекти будуть розподілені між РНВВ. У роботі доведено збіжність алгоритму за скінчене число шагів. Формування алгоритмів Т4, Т5, Т6 проведено на основі принципів побудови Т1, Т2, Т3, але в них допускається перенесення частини обсягів робіт, які були попередньо заплановані, за межі планового періоду. Розглянемо окремі моделі, які використовуються в алгоритмах Т4-Т6, а також їх застосування в Т1-Т3.

       При “жорсткій” централізації в алгоритмі Т4 використовується модель

                               (1)

                               (2)

                               (3)

                                       (4)

                                               (5)

,                                        (6)

де ; - множина комплектів j-го класу документації, яку ДЦ планує мікрокопіювати у t-му підперіоді; - множина комплектів документації, які переносяться на t-ий підперіод ; j∈ОJ - клас документації, J- множина класів документації; - пропускна спроможність i-го РНВВ, вона визначається кількістю аркушів формату А4, які можуть бути мікрокопійовані в t-му підперіоді; - пропускна спроможність СФДУ, , I - множина РНВВ; - кількість аркушів формату А4 k-го комплекту j-го класу документації; -максимальна поступка за обсягом робіт для кожного РНПО у t-му підперіоді; - собівартість мікрокопіювання k-го комплекту j-го класу i-им РНВВ. При реалізації алгоритму Т1 модель (1)-(6) спрощується, тому що нема робіт, які переносяться за межі підперіоду. Тоді , і для множин розв’язується задача (1), (3), (5), (6). В обмеженні (5) .

       При використанні безітеративних алгоритмів координації в Т5 застосовуються такі моделі. При розподілі “суперечних” множин ДЦ розв’язує задачу (7)-(9) і формує  множини для РНВВ.

,                                        (7)

,                                        (8)

,                                (9)

де - множина “суперечних” множин , - множина РНВВ, які претендують на l-ту “суперечну” множину. Для множин комплектів, на які ні одне РНВВ не претендує, розглядається двокритеріальна задача формування множини ефективних рішень. Вона розв’язується за допомогою методу поступок, на кожній ітерації якого використовується модель

                                       (10)

                                       (11)

                                       (12)

                                               (13)

,                                        (14)

де , -множина комплектів документації, яка повинна обов’язково бути запланована в t-му підперіоді; - множина комплектів, на яку претендує тільки одне i-те РНВВ. Модель алгоритму Т2 відрізняється від Т5 тим, що поступки за обсягом робіт дорівнюють нулю та обмеження (12) не використовується.

       В ітеративних алгоритмах координації Т3, Т6 ДЦ розподіляє “суперечні” множини між РНВВ, використовуючи (7)-(9). У Т6 ітераційний процес формування планів РНВВ завершується при виконанні  умови

               (15)

де - наперед задана величина, яка визначає максимальну собівартість мікрокопіювання одиниці продукції по СФДУ. На відміну від Т6 у алгоритмі Т3 ітераційний процес завершується за умови розподілу всіх комплектів документації, запропонованих ДЦ.

       В алгоритмах другої групи ДЦ формує поступки обсягів робіт для кожного РНВВ. У роботі пропонується два підходи до формування цих величин. Перший підхід полягає у тому, що кожне РНВВ передає ДЦ множину ефективних рішень, яким відповідають залежності собівартості мікрокопіювання одиниці продукції від поступок обсягів робіт. ДЦ на основі цієї інформації розв’язує задачу визначення поступок обсягів робіт для РНВВ, виходячи з критерію мінімізації собівартості мікрокопіювання одиниці документації по всьому СФДУ:

,                        (16)

, ,                                        (17)

де - поступка обсягів робіт СФДУ, яку задає ДЦ; , - відповідно поточна та максимальна поступка обсягів робіт i-го РНВВ.

У другому підході розглядається формування залежності мінімальної собівартості мікрокопіювання одиниці продукції по СФДУ від сумарних поступок обсягів робіт на підставі ітераційного процесу спрямованої зміни коефіцієнтів пріоритету критеріїв локальних задач РНВВ.

У третьому розділі розглядається задача координації функціонування СФДУ та управління його розвитком при середньостроковому плануванні. Визначено дві основні цілі СФДУ.

1. Перенесення на подальші підперіоди мікрокопіювання документації об’єктів, які будуть запроваджені у розглядуваному періоді (множини ), а також зміщення виконання комплектів документації існуючих об’єктів (множини ) приводить до збільшення ймовірності відсутності копій документації при надзвичайних ситуаціях, що може привести до великих матеріальних і фінансових збитків. Тому однією з основних цілейw RomanH-
   
   р
   2
   Б
   
   t2(Ё
   
   iы`юђ
   
   Times New RomanH-
   р
   
   2А
   и
   x&яяяя
   ы        јМ
   "SystemМ-
   
   р