Файл: Голенко Д.И. Статистические модели в управлении производством.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 174
Скачиваний: 0
ния производственных систем. Тем не менее выбор луч шего из некоторого множества заданных для конкрет ной производственной системы (либо типовой структуры производственной системы) приоритетов сравнительно просто осуществить с помощью имитационной модели. Для этого необходимо проиграть на модели производст венный процесс с каждым приоритетом поочередно, вы числяя при этом значение f-целевой функции системы в целом. Естественно, что лучшим на испытанном множе стве будет приоритет, при котором достигается опти мальное значение /. Чем шире и представительнее мно
жество |
испытанных |
приоритетов, |
тем |
более |
надежен |
||
отобранный из этого |
множества |
приоритет. |
|
||||
В § 2. 3 нами были описаны два решающих |
правила |
||||||
SIO и |
LRT, |
нередко |
используемых |
при |
формировании |
||
расписаний |
запуска |
изделий в |
случае |
возникновения |
конфликтных ситуаций в момент наступления сущест
венных состояний |
системы. |
|
|
|
||
Рассмотрим другие правила предпочтения, подобные |
||||||
описанным выше. |
|
|
|
|
|
|
Правило |
1. Правило |
SIO |
+ LRT ожидание |
напряжен |
||
ной детали. |
|
|
|
|
|
|
Из множества |
решений, |
которые |
можно |
принять |
||
в некоторый |
момент Тк, |
принимается |
то, которому со |
ответствует минимальное изменение нижней оценки цик ла. Эта оценка строится по сумме времени оставшихся операций. Приближенность метода состоит в том, что оценка цикла, прогнозируемая после принятия каждого решения, принимается за истинную величину цикла, в результате чего движение происходит лишь по одной ветви дерева решений и не запоминаются другие ветви. Остановимся подробнее на реализации правила пред почтения.
В любой момент Тк освобождения станка г выявляет ся «напряженная» деталь, у которой суммарное время оставшихся операций (оставшееся время начатой опера ции в сумму не включается) максимально. Расписание обработки оставшихся операций «напряженной» детали в сильной степени влияет на величину цикла. Если «нап ряженная» деталь стоит в очереди к станку г, то ее за пуск призводится в момент Тк. Если она еще не постав лена в очередь, то вычисляется оставшееся время tnr выполнения операций напряженной детали до опера-
ции, соответствующей станку г, и сравнивается со вре
менем |
tij кратчайшей |
операции |
деталей, стоящих в оче |
|||||||
реди к |
станку |
г. |
Если t i } ^ t H . |
, то |
станок |
простаивает |
||||
до |
момента |
TK |
+ tnr |
. |
Если tij<:tllr |
, |
то на |
станок г |
за |
|
пускается деталь |
di. |
|
|
|
|
|
||||
|
Правила |
2 |
и 3. Правила приоритетов SIO |
и LRT |
бы |
|||||
ли |
рассмотрены |
выше. |
|
|
|
|
||||
|
Правило |
4. |
Правило попарного сравнения R. |
|
||||||
|
Для любых |
двух |
деталей di |
и dK, |
претендующих |
на |
обработку на освободившемся станке /, обозначим сим
волами |
OjS |
и |
О к і |
очередные операции, |
а |
символами |
|||||||||||
O i s + i |
|
Oimi |
, |
0Kt+\ |
|
0„mK |
оставшиеся |
|
операции |
||||||||
деталей d{ и dK, |
соответственно. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
Пусть |
Us, tKt |
|
— время выполнения |
операций |
Ot s , |
0Kt, |
||||||||||
a |
Tt-g, rKt |
— соответственно |
всех |
оставшихся |
|
операций |
|||||||||||
деталей di и dK. |
|
Имеются |
два |
возможных |
способа |
за |
|||||||||||
пуска |
деталей: |
1) |
сначала |
di, |
потом |
dK; 2) сначала |
dK, |
||||||||||
потом |
di. Для |
первого |
способа |
необходимо |
вычислить |
||||||||||||
величину |
F |
(I) =tis |
+ max[xiS; |
tKt+xKt], |
|
а для |
второго — |
||||||||||
F |
(II) =^K< + max |
[тк ь' tiS+Xis]. |
Будем |
говорить, |
что пер |
||||||||||||
вый способ |
предпочтительнее, если выполняется |
условие |
|||||||||||||||
F |
(I) |
< |
F ( I I ) . Произведя |
попарное |
сравнение |
деталей, |
|||||||||||
претендующих |
на обработку, можно выявить деталь с |
||||||||||||||||
наибольшим |
приоритетом. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Следующие два правила являются комбинированными. |
||||||||||||||||
|
Правило |
5. |
|
Правило |
кратчайшей |
операции+ про- |
|||||||||||
пуск «напряженной» детали. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
На |
освободившийся |
станок |
первой |
запускается |
«на |
пряженная» деталь, если она претендует на обработку; если же нет, то на обработку запускается деталь по правилу кратчайшей операции. Деталь назовем «напря женной», если суммарное время оставшихся невыпол ненными операций (оставшееся время начавшейся опе
рации в |
сумму |
не |
включается) |
максимально. |
Другими |
||||||
словами, |
если |
в момент |
времени |
t |
детали |
d*, |
, |
dir |
|||
выполнили операции О*, ^ |
Oir |
j r и еще не приступили |
|||||||||
к выполнению очередной, а детали d i r + 1 , |
|
din |
еще вы |
||||||||
полняют |
операции |
Oir_l_1 j r |
+ v |
Oin |
j n |
, |
то деталь |
dis |
|||
считается |
напряженной |
в |
том |
случае, |
если |
т,^ (t) |
= |
||||
*=maxnK |
(t), |
где xik |
|
ті'к |
tilci. |
|
|
|
|
|
|
("0=2 |
|
|
|
|
|
||||||
ft |
|
|
|
|
]=/р +i |
|
|
|
|
|
Правило |
6. Правило |
попарного |
сравнения |
-(-про |
|||||
пуск «напряженной» |
детали. |
|
|
|
|
|
|
||
На освободившийся станок первой запускается |
«на |
||||||||
пряженная» |
деталь, |
если |
она |
претендует |
на |
обработку; |
|||
в противном случае |
деталь |
выбирается |
по |
правилу R. |
|||||
Экспериментальная |
проверка |
каждого |
из |
описанных |
|||||
выше правил производилась |
[2.16] на модельных зада |
||||||||
чах единичного и мелкосерийного |
производства |
с |
раз |
||||||
мерностью |
6X6, 1 0 X 1 0 , |
20X20, 50X20, |
70x20, |
100X20 |
запуска п деталей с различными технологическими марш рутами, причем каждая деталь проходила обработку на т различных станках.
Ограничения по срокам выпуска каждой детали и об щему времени работы станка не рассматривались. Ис
ходная информация задав-алась |
матрицей М=\\(пц, |
іц)\\^ |
||
где riij — номер |
станка, на котором |
должйа выполняться |
||
/-я по порядку |
операция детали |
d^ |
іц — соответствующее |
время обработки, причем подготовительно-заключитель ное время включалось в операционное время. Технологи
ческий |
маршрут детали di разыгрывался для матрицы |
||
М как |
случайная перестановка щ=(іі,..., |
in) |
чисел |
\,...,п; |
время обработки tij моделировалось |
как |
случай |
ная величина, равномерно распределенная на числах 1 —
10 для задачи 6X6, |
и на числах 1 —100 для всех |
осталь |
ных задач. |
|
|
Моделирование |
производилось с помощью |
универ |
сального имитатора, позволяющего реализовать прак тически любое из исследуемых правил предпочтения, включая метод слепого поиска, и случайную комбинацию рандомизированных правил предпочтения. Универсаль ность достигалась путем введения сменного оператора 6, осуществляющего некоторый закон принятия одного из решений В МОМеНТ 7ft.
Описываемый ниже имитатор состоит из следующих операторов.
Оператор 1. Формирование нулевого шага s = 0, мо
мента изменения состояний Г° = 0, T°j = 0. |
|
|
Оператор 2. |
Формирование очереди Mj |
перед станком |
/ для / = 1 , . . . , |
m путем просмотра массива |
исходной ин |
формации. |
|
|
Оператор 3. |
Просмотр очереди М\ перед станком 1. |
|
Оператор 4. Проверка условия Tf>Ts |
для станка /, |
•Ж
которое определяет, работает |
станок / или нет. Если да, |
|||
то переход к следующему станку (оператор 10). |
|
|||
Оператор 5. |
Проверка наличия очереди Mj деталей |
|||
перед станком /. |
Если |
очереди |
нет, т. е. Mj = 0, то |
пере |
ход к оператору |
8. |
|
|
|
Оператор 6. |
Блок |
выбора |
детали d{ из очереди |
Mj |
для обработки на станке /. Этот блок меняется в зависи мости от применяемого метода.
Оператор |
7. Вычисление |
Tjs=Ts + |
ti)— момента |
ос |
вобождения |
станка / после |
окончания |
обработки |
дета |
ли di. |
|
|
|
|
Оператор 8. Счетчик k результатов «1» оператора 5 вычисляет число станков, перед которыми отсутствуют очереди деталей.
Оператор 9. Проверка условия k<m, которое выяв ляет наличие деталеопераций, готовых к обработке. Если условие не выполняется, то переход к оператору 14 и окончание работы имитатора.
Оператор 10. Переход к следующему станку у.
Оператор П . Проверка условия j<m, |
определяюще |
|
го, все ли |
станки просмотрены. Если }<т, |
то переход к |
оператору |
4. |
|
Оператор 12. Переход к очередному моменту измене ния существенных состояний.
Оператор 13. Вычисление этого момента ТА по фор муле
Г"= т і п Г »
Оператор 14. Конец программы имитации. Операторная схема имитатора имеет следующий вид:
F\ 1 3 Ф 2 F3 " Р 4 + 1 ° * V 8 |
Ф е А]0 |
|
5Ks |
і У и 4 ^іо Pu Fn A]3 Яц • |
|
Результаты |
экспериментальных |
исследований по ре |
ализации правил 1—6 приведены в табл. 2.8.1. Результаты, представленные в табл. 2.8.1, указывают
на предпочтительность использования правила 1 прак тически для всех задач. Аналогичные результаты были получены при сравнении этого правила с двумя стати стическими методами оптимизации расписаний: методом статистических испытаний (слепой поиск) и случайным
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
2.8.1 |
|
|
Размерность |
техно- |
|
|
Величина |
цикла |
|
|
|
^ ~ ~ ~ - ~ ^ . ; і о г и ч е с к о й |
матрицы |
|
|
|
|
|
|
||
|
Правило |
|
|
6 X 6 |
10X10 |
10X20 |
50X20 |
70X20 |
100X20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. |
SIO + LRT+ |
ожидание |
|
1040 |
1672 |
3332 |
4021 |
5479 |
|
|
напряженной |
детали |
57 |
||||||
2. |
5/ 0 |
|
|
88 |
1074 |
1864 |
3441 |
4610 |
5944 |
3. LRT |
|
|
61 |
1108 |
1823 |
3193 |
4153 |
5694 |
|
4. |
R |
|
|
60 |
1103 |
1831 |
3165 |
4031 |
5622 |
5. |
5 / 0 + пропуск |
напряжен |
|
— |
|
|
|
|
|
|
ной детали |
|
|
58 |
1752 |
3129 |
4221 |
5780 |
|
6. /?+пропуск напряженной |
56 |
— |
1844 |
|
4050 |
5624 |
|||
|
детали |
|
|
3082 |
чередованием рандомизированных правил предпочтения (случайное переключение правил SIO и LRT). Послед ний метод представляет известный интерес для оптими зации календарных планов, поэтому остановимся на воп росах использования таких методов.
Рассмотрим процесс поиска оптимального рандомизи рованного правила предпочтения с использованием само обучения и без него. В целях отыскания оптимального расписания рассмотрим способ применения рандомизи рованных правил предпочтения, состоящий в том, что в каждый момент t возникновения конфликтной ситуации для ее разрешения случайно с вероятностью pr' (t) из совокупности решающих правил R выбирается некоторое правило г'. При этом имеет место соотношение ~Zpr{t) = 1.
В результате одного проигрывания процедуры разре шения конфликтов получаем комбинацию правил, кото рой соответствует определенное расписание А{.
После iV-кратного проигрывания получается расписа ние А: К(А) =minK(Ai), которое принимаем за решение задачи. Если вероятности pr(t) не зависят от і, то мы имеем дело с ненаправленным поиском. Недостаток та кого применения правил состоит в том, что предыдущая информация никак не влияет на выбор очередного пра вила. Если же предыдущая информация учитывается при перестройке вероятностей pr(t) таким образом, что в ито ге вероятность появления хорошей комбинации увеличи вается или плохой уменьшается, то при этом получается