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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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

к 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

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