Файл: Голенко Д.И. Статистические модели в управлении производством.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 181

Скачиваний: 0

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

гресса как в области строительства, так и в отношении технологии производства на вводимых в строй пред­ приятиях. Такого рода разработки обычно соответству­ ют детерминированным многовариантным программам.

§5. 2. Альтернативные сетевые модели

иих классификация

Эффективное решение поставленных в предыдущем параграфе задач обусловливает необходимость построе­

ния, реализации на

ЭВМ

и исследования

адекватной

реальному

объекту

математической

модели.

Учитывая

специфику

функционирования объекта управления в

условиях

неопределенности,

будем

строить

такую мо­

дель в классе обобщенных

сетевых

моделей

[5.4—5.7,

5.9—5.11, 5.24]. При формулировке модели следует ис­ ходить из предположения, что большинство встречаю­

щихся в

практике создания сложных комплексов

вариантов

структур — как

детерминированных,

так и

стохастических — являются

взаимоисключающими

ивза-

имозаменяющими, т. е. альтернативными. Поэтому в на­ стоящей главе рассматриваются главным образом аль­ тернативные сетевые модели [5.12—5.14, 5.24, 5.40], интерпретируемые как сети в терминах работ и событий [5.15]. Для отображения многовариантной структуры развертывания моделируемого процесса в альтернатив­ ной сетевой модели используются четыре типа событий, реализующих на своих входах и выходах либо логиче­ скую операцию «И», либо логическую операцию «иск­ лючающее (разделительное) ИЛИ». Логическое отно­

шение «И» на входе означает,

что для свершения собы­

тия

необходимо

выполнение

всех

входящих

в

него

(предшествующих)

работ;

«исключающее

ИЛИ»

на вхо­

де является указанием того, что для свершения

данного

события необходимо и достаточно условие

выполнения

одной из входящих

работ.

Событие с логической

воз­

можностью

«И» на

выходе

показывает,

 

что после

его

свершения

могут

начаться

все вместе,

а

также

любая

из

выходящих

(последующих)

работ.

 

В

результате

свершения события, имеющего на выходе

«исключающее

ИЛИ», может начаться

только

одна из

 

совокупности

выходящих

работ. События

I типа

(обозначение

в мате­

матической

модели — х)

имеют

 

на

входе

 

и выходе опе-


рацию «И»; I I типа (а)—«И» на входе и «исключающее ИЛИ» на выходе; I I I типа ({5) — «исключающее ИЛИ»

на входе, «И» на выходе; IV типа (у) — «исключающее ИЛИ» как на входе, так и на выходе. В качестве «осо­ бых состояний» альтернативной сети целесообразно вы­ делить начальное и конечное события, а также события,

моделируемые

в сети

вершинами типов а, р и у.

По­

следние отражают ситуации ветвления

и объединения

альтернативных

путей

осуществления

многовариантной

программы. Наиболее

важную

роль в

модели играют

события типов а и у,

соответствующие

ситуациям

воз­

никновения вариантов

и называемые в дальнейшем

аль­

тернативными или а-событиями.

 

 

 

Здесь и в последующем изложении мы будем пред­

полагать известными

основные

понятия

и модели

сто­

хастического сетевого планирования, описанные в рабо­ те [5.24]. В частности, будем считать, что нам известна идея агрегативного представления моделируемого мно­ говариантного процесса с помощью так называемого дерева исходов. Используемые далее терминология и символика также будут совпадать с принятыми в рабо­ те [5.24].

Перейдем к построению классификации альтернатив­ ных сетевых моделей на базе выделения основных ти­ пов программ создания сложных комплексов. Очевидно, типизация объектов моделирования должна быть вы­ полнена с учетом принципиальных различий методов их графического отображения и исследования. Наиболее общий признак в предлагаемой классификации опреде­ ляется природой вариантов моделируемой программы. В соответствии с этим признаком альтернативные сете­ вые модели подразделяются на следующие три основ­ ные группы:

A. Однородные детерминированные сети, отобра­ жающие чисто детерминированные многовариантные программы;

Б. Неоднородные (смешанные) детерминированностохастические сети, отображающие программы сме­ шанного типа;

B. Однородные стохастические сети, отображающие чисто стохастические программы.


Каждая

из указанных групп моделей включает

два

типа сетей, предназначенных для исследования:

 

 

одноцелевых

программ,

характеризующихся

вы­

сокой

степенью взаимосвязи

работ,

наличием

единой

цели и полнотой вариантных путей

(последнее

означа­

ет, что комплексы

работ сети

G(Y, U ) , составляющие

отдельные

детерминированные

фрагменты G,j(Tij,

Uij)

[5.24], включают полную совокупность работ соответст­ вующей стадии программы);

— многоцелевых программ, имеющих несколько не­

зависимых целей либо

допускающих расчленение

на

ряд независимых подпрограмм достижения одной

и той

же цели (указанные подпрограммы

начиная с некото­

рого

момента представляют собой

независимые

комп­

лексы

операций).

 

 

 

 

По принадлежности

отдельных

работ к двум

и

бо­

лее конкурирующим вариантам альтернативные модели разделяются на два вида: не вполне разделимые сети, вполне разделимые сети [5.24].

Альтернативные сетевые модели любых типов имеют две модификации, соответствующие одному из следую­ щих способов задания параметров элементарных опера­ ций исследуемой программы: детерминированному (однооценочному), при котором величина оцениваемого па­

раметра

является

фиксированной;

вероятностному

(двух-

или трехоценочному), когда

параметры опера­

ций являются случайными величинами, распределенны­ ми по вероятностному закону.

Наконец, в соответствии с допускаемыми в сетевой модели топологическими конфигурациями и типами ис­ пользуемых событий можно выделить четыре типа структур альтернативных сетей (для моделей с любым

сочетанием

вышеуказанных

признаков):

 

 

I. Сетевые структуры без контуров

 

и петель,

допу­

скающие

наличие

только

 

разъединительных

путей

[5.24] (используют

события

видов х

и

а ) ;

 

I I . Сетевые структуры с контурами

и петлями,

имею­

щие только разъединительные

пути

на

дереве исходов

(используют события х, а и

у);

 

 

 

 

I I I . Сетевые структуры без

контуров

и петель,

имею­

щие как разъединительные, так и соединительные пути; IV. Сетевые структуры наиболее общего вида, допу-


екающие наличие контуров и петель, соединительных и разъединительных путей.

Альтернативные сети III и IV типов используют со­ бытия всех видов: х, а, р и у . Следует отметить, что соединительные пути моделируют в альтернативных се­ тях такие стадии программы, выбор конкретных вари­ антов осуществления которых не оказывает влияние на

дальнейшую структуру процесса [5.14].

В следующих параграфах настоящей главы будут исследоваться модели одноцелевых программ, причем главным образом со структурой типа I. Последнее обус­ ловлено тем, что в литературе [5.14] рассмотрены мето­ ды, позволяющие преобразовывать модели с соединитель­ ными путями типа III в тип I с получением ветвящегося дерева исходов без соединительных путей. Кроме того, модели типов II и IV сводятся к типам I и III соответ­ ственно путем использования операции эквивалентного

алгебраического

преобразования

и замены

контура

одной

дугой с характеристиками,

равными характери­

стикам

входящего

в контур

комплекса

операций

([5.5, 5.11], а также §

5.3).

 

 

В заключение параграфа введем некоторые дополни­

тельные понятия,

используемые в дальнейшем

при опи­

сании альтернативных сетевых моделей. Вариант про­ граммы, соответствующий конкретному направлению развития исследуемого процесса на отдельной его ста­ дии, характеризующий один из конкурирующих возмож­ ных способов достижения промежуточной цели програм­

мы и не содержащий альтернативных ситуаций,

будем

называть

частичным

вариантом. В

альтернативной сети

G(Y,

U)

частичный вариант

отображается

комплексом

работ,

заключенных

между

смежными

а-вершинами

аг и a,j, т. е. подграфом Gij(Yij,Uij),

определенным в ра­

ботах [5.13, 5.14, 5.24]. На дереве исходов D(A,V)

частич­

ному варианту соответствует

отдельная ветвь Ь ц . Фраг­

мент

графа D(A,V),

включающий альтернативную вер­

шину

ОІЄАЦГ, ИСХОДЯЩИе

ИЗ

Нее В Є Т В И

{V{j=

(«<,<Xj)}

и возможные исходы ОіЄГаг,

будем называть

пучком

ветвящегося дерева

исходов. Пучок

отображает

набор

частичных вариантов программы, возникающих в одной и той же альтернативной ситуации. Вариант осуществ­ ления всей программы, не включающий альтернативных ветвлений и формируемый последовательностью частич-


ных вариантов,

ведушей

к достижению конечной

цели

процесса, будем

называть полным

вариантом. На

дереве

исходов D(A,V)

полный

вариант

отображается

разъеди­

нительным путем in, соединяющим

корневую

вершину

do с одним из финальных исходов. Совокупный

вариант

смешанной программы

определяется

набором

полных

стохастических вариантов. Факт осуществления совокуп­ ного варианта представляет собой достоверное событие при условии задания конкретных направлений в детер­

минированных

(управляемых)

альтернативных

ситуа­

циях. Дерево исходов D ( А ,

V)

для неоднородной

альтер­

нативной

сети G(Y,U)

есть

ориентированный

граф типа

прадерева

[5.2.],

множество

вершин А которого^ неодно­

родно

и состоит

из

вершин

видов а є Л

и а є Л ,

причем

Л = Л \}А;А[\

А

= 0 .

А

есть

множество,

которое

включа­

ет альтернативные

вершины,

являющиеся источниками

детерминированных

ветвлений

моделируемого процесса,

корневую

вершину

ос0 дерева исходов D(A,V)

случае,

когда

(Гао1 = 1), а также конечные вершины

{а'} . Мно­

жество

А

включает

вершины — источники

стохастиче­

ских ветвлений,

отражающие

ситуации

возникновения

вероятностных путей развития моделируемого процесса. Оценки вероятностей pij реализации частичных вариан­ тов удовлетворяют следующим соотношениям: 0 < р г 3 < ; 1 ,

если <Xi^A,

и РІ}—\,

если

сн^Л .

Совокупный

вариант

выделяется

в смешанном

дереве

исходов D(A,V)

путем

фиксации определенных направлений в детерминирован­

ных

пучках частичных

вариантов и

отсечения

в

графе

D(A,V)

таких наборов путей, первые ветви которых не

относятся

к выбранному направлению в соответствую­

щих

управляемых пучках. Другими словами, r-й сово­

купный вариант,

непосредственно выделяемый

из

графа

D ( A ,

V ) ,

отображается

некоторым

подграфом

£)М(Л(Г),1/(Г>), который

формируется

множеством

путей

вида

{ С І І І

>->ai9

.-.cttQ }, а*! = « о , a/Q ^ { а / } .

 

При этом

для вершин,

через которые проходят эти пути, выполня­

ются в подграфе

DW

следующие

соотношения:

 

 

Піч

.

если

а,-д &Л;

ІГаі J

=

1

,

если

aiq < = { Л \ Л ' } ;

 

 

0

.

если

а * о е Л ' ,