Автоматизация адаптивного управления производством на промышленном предприятии (290,00 руб.)

Стр.3

Стр.4

Стр.5

Стр.6

Стр.7

Стр.8

УДК 004.9 (075) ББК 32.97 Автоматизация адаптивного управления производством на промышленном предприятии / М.В.Андреев, А.В.Иващенко, Е.В.Симонова, П.О.Скобелев, А.В. Царев. Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики. Самара, 2009 – 184 с. ISBN Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальности 230105 – «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем». Рекомендуется использовать учебное пособие при изучении курсов «Системы искусственного интеллекта», «Мультиагентные системы» и «Мультиагентный подход в управлении распределенными системами». Включает разделы, которые подробно описывают современное состояние и методы производственного планирования, мультиагентный подход к решению задач планирования и распределения производственных ресурсов, архитектуру и реализацию автоматизированной системы планирования производства. Теоретический материал иллюстрируется большим количеством примеров динамического планирования. Учебное пособие содержит контрольные вопросы и упражнения по всем разделам. Учебное пособие разработано на кафедре инженерии знаний совместно с Научно-производственной компанией «Генезис знаний». В настоящее время данные разработки выполняются в ООО НПК «Разумные решения». Рассматриваемая мультиагентная система и лабораторный практикум не могут копироваться или воспроизводиться в любых формах без специального разрешения. Табл. 57. Ил. 150. Библиогр.: 75 назв. Печатается по решению редакционно-издательского совета Поволжского государственного университета телекоммуникаций и информатики Рецензенты: д.т.н., проф. Прохоров С.А. д.т.н., проф. Смирнов С.В. ISBN © Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики, 2009 3

Стр.3

СОДЕРЖАНИЕ Введение ................................................................................................................. 9 1 Методы и алгоритмы построения производственного плана ........................ 12 1.1 Обзор автоматизированных систем распределения производственных ресурсов современных промышленных предприятий ........................................................................................................ 12 1.1.1 Общая классификация систем автоматизированного управления ....................................................................................................... 12 1.1.2 Современные системы распределения производственных ресурсов ............................................................................................................ 14 1.1.3 Современное состояние MES-систем ................................................... 16 1.1.4 Системы распределения производственных ресурсов как сложные системы............................................................................................. 23 1.1.5 Классификация систем распределения производственных ресурсов ............................................................................................................ 26 1.2 Обзор алгоритмов распределения производственных ресурсов ............. 31 1.2.1 Списочные алгоритмы ........................................................................... 31 1.2.2 Алгоритм имитации отжига .................................................................. 32 1.2.3 Генетические алгоритмы ....................................................................... 33 1.2.4 Алгоритм поиска критического пути (CPM) и метод оценки и анализа программ (PERT) ............................................................................... 34 1.2.5 Линейное программирование и симплекс метод ................................ 36 1.2.6 Нейронные сети ...................................................................................... 37 1.2.7 Мультиагентный подход ....................................................................... 38 1.2.8 Анализ алгоритмов распределения производственных ресурсов ............................................................................................................ 40 2 Мультиагентная модель плана производства .................................................. 45 2.1 Задачи планирования производства ........................................................... 45 2.2 Мультиагентная модель плана .................................................................... 46 2.3 Мультиагентный алгоритм планирования ................................................. 52 3 Автоматизированная система адаптивного планирования производства .......................................................................................................... 59 3.1 Обзор архитектуры мультиагентных систем ............................................. 59 3.2 Архитектура автоматизированной системы адаптивного планирования производства .............................................................................. 61 3.3 Интерфейс автоматизированной системы адаптивного планирования производства .............................................................................. 65 3.3.1 Основной инструментарий .................................................................... 65 3.3.2 Онтология ................................................................................................ 76 3.4 Пример типового использования автоматизированной системы планирования производства .............................................................................. 80 4

Стр.4

4 Цели, задачи и содержание лабораторного практикума ................................ 89 5 Лабораторная работа №1. Построение плана согласованных мероприятий и использования оборудования на производственном предприятии ........................................................................................................... 91 5.1 Цели и задачи лабораторной работы .......................................................... 91 5.2 Онтология планирования мероприятий ..................................................... 91 5.3 Сценарий распределения ресурсов со свободным расписанием ............. 94 5.3.1 Описание сценария ................................................................................. 94 5.3.2 Начальное состояние сцены .................................................................. 94 5.3.3 Этапы проведения эксперимента .......................................................... 95 5.4 Сценарий распределения ресурсов с интервалом недоступности ресурса ................................................................................................................. 97 5.4.1 Описание сценария ................................................................................. 97 5.4.2 Начальное состояние сцены .................................................................. 97 5.4.3 Этапы проведения эксперимента .......................................................... 98 5.4.4 Индивидуальные задания ...................................................................... 100 5.5 Сценарий планирования со сдвигом длинной цепочки операций .......... 100 5.5.1 Описание сценария ................................................................................. 100 5.5.2 Начальное состояние сцены .................................................................. 100 5.5.3 Этапы проведения эксперимента .......................................................... 102 5.5.4 Индивидуальные задания ...................................................................... 104 5.6 Сценарий планирования задач с предшественниками ............................. 104 5.6.1 Описание сценария ................................................................................. 104 5.6.2 Начальное состояние сцены .................................................................. 104 5.6.3 Этапы проведения эксперимента .......................................................... 105 5.7 Сценарий планирования задач с подзадачами .......................................... 107 5.7.1 Описание сценария ................................................................................. 107 5.7.2 Начальное состояние сцены .................................................................. 108 5.7.3 Этапы проведения эксперимента .......................................................... 109 5.8 Сценарий планирования с выбрасыванием менее важных задач............ 110 5.8.1 Описание сценария ................................................................................. 110 5.8.2 Начальное состояние сцены .................................................................. 110 5.8.3 Этапы проведения эксперимента .......................................................... 111 5.8.4 Индивидуальные задания ...................................................................... 112 5.9 Сценарий с проактивностью агента операции .......................................... 112 5.9.1 Описание сценария ................................................................................. 112 5.9.2 Начальное состояние сцены .................................................................. 113 5.9.3 Этапы проведения эксперимента .......................................................... 113 5.10 Сценарий, демонстрирующий понятие реального и модельного времени в онтологии .......................................................................................... 116 5.10.1 Описание сценария ............................................................................... 116 5.10.2 Начальное состояние сцены ................................................................ 116 5.10.3 Этапы проведения эксперимента ........................................................ 117 5.10.4 Индивидуальные задания .................................................................... 118 5

Стр.5

5.11 Сценарий, демонстрирующий использование времени заморозки ............................................................................................................. 118 5.11.1 Описание сценария ............................................................................... 118 5.11.2 Начальное состояние сцены ................................................................ 119 5.11.3 Этапы проведения эксперимента ........................................................ 119 5.12 Сценарий, демонстрирующий режим подтверждения задачи............... 120 5.12.1 Описание сценария ............................................................................... 120 5.12.2 Начальное состояние сцены ................................................................ 120 5.12.3 Этапы проведения эксперимента ........................................................ 122 5.13 Сценарий с изменением предпочитаемого времени / минимального / максимального времени начала задачи ................................ 123 5.13.1 Описание сценария ............................................................................... 123 5.13.2 Начальное состояние сцены ................................................................ 123 5.13.3 Этапы проведения эксперимента ........................................................ 124 5.14 Сценарий планирования задач с перемещением операций на удобное время ..................................................................................................... 127 5.14.1 Описание сценария ............................................................................... 127 5.14.2 Начальное состояние сцены ................................................................ 127 5.14.3 Этапы проведения эксперимента ........................................................ 127 5.14.4 Индивидуальные задания .................................................................... 128 5.15 Сценарий с предложением пользователю вариантов разрешения конфликтных ситуаций ...................................................................................... 129 5.15.1 Описание сценария ............................................................................... 129 5.15.2 Начальное состояние сцены ................................................................ 129 5.15.3 Этапы проведения эксперимента ........................................................ 130 5.15.4 Индивидуальные задания .................................................................... 131 5.16 Контрольные вопросы ............................................................................... 132 6 Лабораторная работа №2. Планирование технологического процесса производства на основе знаний, представленных в Онтологии ....................... 133 6.1 Цели и задачи лабораторной работы .......................................................... 133 6.2 Онтология производства .............................................................................. 133 6.3 Сценарий поиска ресурсов для задачи ....................................................... 138 6.3.1 Описание сценария ................................................................................. 138 6.3.2 Начальное состояние сцены .................................................................. 138 6.3.3 Этапы проведения эксперимента .......................................................... 138 6.3.4 Индивидуальные задания ...................................................................... 140 6.4 Сценарий планирования с учетом требований к ресурсам, заданных в онтологии ........................................................................................ 140 6.4.1 Описание сценария ................................................................................. 140 6.4.2 Начальное состояние сцены .................................................................. 140 6.4.3 Этапы проведения эксперимента .......................................................... 141 6.4.4 Индивидуальные задания ...................................................................... 142 6.5 Сценарий планирования сложной задачи на основе ее описания в онтологии ............................................................................................................ 143 6

Стр.6

6.5.1 Описание сценария ................................................................................. 143 6.5.2 Начальное состояние сцены .................................................................. 143 6.5.3 Этапы проведения эксперимента .......................................................... 144 6.5.4 Индивидуальные задания ...................................................................... 147 6.6 Сценарий планирования задач с вытеснением запланированной задачи на другой ресурс ..................................................................................... 148 6.6.1 Описание сценария ................................................................................. 148 6.6.2 Начальное состояние сцены .................................................................. 148 6.6.3 Этапы проведения эксперимента .......................................................... 148 6.6.4 Индивидуальные задания ...................................................................... 150 6.7 Сценарий планирования задач с проактивностью ресурса ...................... 150 6.7.1 Описание сценария ................................................................................. 150 6.7.2 Начальное состояние сцены .................................................................. 150 6.7.3 Этапы проведения эксперимента .......................................................... 151 6.7.4 Индивидуальные задания ...................................................................... 152 6.8 Контрольные вопросы.................................................................................. 152 7 Лабораторная работа №3. Изучение виртуального рынка в задачах адаптивного планирования технологического процесса производства .......... 153 7.1 Цели и задачи лабораторной работы .......................................................... 153 7.2 Модели микроэкономики ............................................................................ 153 7.2.1 Расчет физической стоимости выполнения операций ........................ 153 7.2.2 Модели логики принятия решений ...................................................... 155 7.3 Сценарий демонстрации микроэкономических характеристик ресурсов ............................................................................................................... 157 7.3.1 Описание сценария ................................................................................. 157 7.3.2 Начальное состояние сцены .................................................................. 157 7.3.3 Этапы проведения эксперимента .......................................................... 158 7.4 Сценарий демонстрации микроэкономических характеристик взаимосвязанных ресурсов ................................................................................ 160 7.4.1 Описание сценария ................................................................................. 160 7.4.2 Начальное состояние сцены .................................................................. 160 7.4.3 Этапы проведения эксперимента .......................................................... 161 7.5 Сценарий планирования задачи «Изготовить зеркало заднего вида» .................................................................................................................... 163 7.5.1 Описание сценария ................................................................................. 163 7.5.2 Начальное состояние сцены .................................................................. 163 7.5.3 Этапы проведения эксперимента .......................................................... 164 7.5.4 Индивидуальные задания ...................................................................... 166 7.6 Сценарий планирования задачи «Изготовить изделие Болт-728» .......... 166 7.6.1 Описание сценария ................................................................................. 166 7.6.2 Начальное состояние сцены .................................................................. 166 7.6.3 Этапы проведения эксперимента .......................................................... 168 7.6.4 Индивидуальные задания ...................................................................... 170 7.7 Сценарий демонстрации логики принятия решения при 7

Стр.7

выполнении задачи «Изготовить два изделия Болт-728» .............................. 171 7.7.1 Описание сценария ................................................................................. 171 7.7.2 Начальное состояние сцены .................................................................. 171 7.7.3 Этапы проведения эксперимента .......................................................... 172 7.8 Сценарий демонстрации распределения ресурсов с изменением стратегии планирования при выполнении задачи «Изготовить два зеркала заднего вида» ........................................................................................ 178 7.8.1 Описание сценария ................................................................................. 178 7.8.2 Начальное состояние сцены .................................................................. 179 7.8.3 Этапы проведения эксперимента .......................................................... 179 7.9 Сценарий планирования с изменением описания технологического процесса в онтологии ......................................................... 183 7.9.1 Описание сценария ................................................................................. 183 7.9.2 Минимальные требования для работы сценария ................................ 183 7.9.3 Начальное состояние сцены .................................................................. 183 7.9.4 Этапы проведения эксперимента .......................................................... 184 7.10 Контрольные вопросы ............................................................................... 195 Заключение ............................................................................................................ 196 Библиографический список ................................................................................. 198 8

Стр.8