Файл: Сапрыкин Г.С. Исследование операций в энергетических расчетах учеб. пособие для слушателей фак. повышения квалификации преподавателей теплотехн. каф., аспирантов и студентов специальности 0305.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 22.07.2024
Просмотров: 90
Скачиваний: 0
Министерство высшего и среднего специального образования
РСФСР
CART !СКИЯ П0Л!ТГЕХШгГеС1СИ‘! ИНСТИТУТ
Г.С. Сапрыкин
ИССЛЕДОВАНИЕ ОПЕРАЦИЙ
В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РАСЧЕТАХ
Учебное пособие для слуиателей факультета
повышения квалификации преподавателей теплотехнических кафедр, аспирантов и студентов' специальности СВ05 (
Одобрено советом Саратовского политехнического института
Саратов - 197^
Гос. публичная научно-тахкичлс»ая
библиотана оСР
ЭКЗЕМПЛЯР ЧИТАЛЬНОГО .ЗАЛА
УДК 6 5 .0 .1 2 .3 2 2
В пособии изложены основные сведения по исследованию опера ций; рассмотрены воцросы построения математических моделей,опти миэации, анализа оптимальных Решений на чувствительность. На примерах задач, оптимального планирования и прогнозирования пока заяц методы решения операционных задач в энергетике и математи ческий аппарат, применяемый для этого.
Пособие предназначено для слушателей факультета повышения квалификации преподавателей теплотехнических кафедр, работающе го при энергетическом факультете СПИ, аспирантов и. студентовтепдоэнергетиков при изучении разделов курсов " Вычислительная техника в инженерных и экономических расчетах” , " Экономика энергетики", " Организация и управление энергетическими пред приятиями", " Оптимизация циклов и тепловых схем ТЭС " .
© Саратовский политехнический институт, 1 9 7 4 г.
4 3 - 7 3
Геннадий Сергеевич Сапрыкин
ИССЛЕДОВАНИЕ ОПЕРАЦИЙ
ВЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РАСЧЕТАХ
Редактор Л.А. .Мишина Корректор 0 . А. Панина
НГ 7 1 0 2 4 . Подписано к печати-24/ХП-1 9 7 3 г. Формат 0 0 x 9 0 .1/10
Бум Tim N;3. Поч. л. 8 . Уч. под. л. 7 ,0 |
_■ |
Заказ 8 0 2 . Тираж 2 0 0 экс. Цена 2 3 |
коп. |
СПИ. Ротапринт, Саратов. Политохннческаи, 77
ПРЕДИСЛОВИЕ
Стремление к наилучшим решениям при проектировании и эксплуа тации тепловых электростанций ведет к рассмотрение все более слож ных комплексов возникавших при этом проблем.
Развитие математики, вычислительной техники, кибернетики как обпей науки об организации и управлении и исследований операций,
как прикладного направления кибернетики по решение практических организационных задач позволяет ставить и решать принципиально новые задачи и в энергетике. Эти задачи отличается большой раз
мерностью, сложными зависимостями, необходимостью учета "чело веческих," и неопределенных факторов.
Настоящее пособие имеет очень скромные задачи: по возможно сти дать обзор работ по исследование операций ? рассмотреть ос новные идеи и математический аппарат, используемый для ремеиия операционных задач ; на примерах из энергетики показать "техно логию" их постановки и решения. И з-за ограниченного объема в
пособии рассмотрена только очень и очень маленькая часть вопро
сов по исследованию |
операций. Множество интересных примеров |
задач исследования |
операций можно найти в цитируемой литерату |
ре, однако, автор надеется, что из пособия вытекает вывод, что исследование операций есть действительно " методологая научно
го |
поиска [ б ] " , |
овладеть |
которой необходимо любому ивжеяеру |
я |
исследователю. |
|
|
|
Параграф М-2 |
написан |
совместно с Г. К. Родюшкиным, § М-3 - с |
Г .К . Родюшкиным и В.Ф. Галушко. Графическая часта выполнена ■ Н.М. Новиковой ; необходиыые расчеты на ЭВМ проделаны М.С. Кова ленко. Всем им автор приносит свою искреннюю благодарность.
I . ПРЕДМЕТ' ИССЛЕДОВАНИЯ ОПЕРАЦИЙ
По определению Т.Л. Саатн [ I ] " Исследование операций пред ставляет собой искусство давать плохие ответы на те практические
вопросы, на которые даются |
еще худшие ответы другими |
способам!:1.1 |
А .$. Горохов £ 2 j пишет, что |
" исследование операций |
есть иссле |
дование явлений окружающего нас мира, которые обусловлены и на
топятся |
во взаимной зависимости и взаимной связи " . |
Истина^по- |
||
- видимому,находится между этими крайними точками зрения. |
|
|||
Трудности в определении исследований операций,как науки,за |
||||
точаю тся |
в том, |
что предметом её изучения является |
л ю б а я |
|
человеческая деятельность в любой области, будь то наука, |
техни |
|||
к а , военное дело, |
медицина, экономика, политика, управление и |
|||
т .д . Кроне того, |
исследование операций (ИСО) использует |
л ю |
||
б ы е методы для обоснования решений, если'доказана |
целесообраз |
ность применения.того или иного метода в каждом конкретном слу чае.
Исторически сам терцин ИСО возник в связи с привлечением группы ученых действительно к операционному исследованию воен - ной техники, военных операций. 6 1939-40 Г .г . в Англии коллек - тив ученых решил проблему использования радиолокаторов в систе ме противовоздушной обороны. После этого привлечение коллекти - вов ученых для решения военных задач стало широко лрактиковатьоя в ряде стран. В Англии их работа стала называться операцион ным исследованием, что отражало комплексный подход к решаемым задачам. При изучении названных радиолокационных установок учи тывался не только чисто технический аспект - их работа, но и эффективность. В США подобные работа получили известность под названиями: анализ операций, оценка операций, системный анализ,
4
системная оценка системные исследования, теория организационно
го управления и исследование операций. Последний термин и полу чил наибольшее распространение.
Поэтому одно из первых определений ИСО было связано еще с военным делом [ 3 ] : " Исследование операций представляет собой научный метод, дающий в распоряжение военного командования или другого исполнительного органа количественные основания для принятия решений по действию войск или других организаций, на ходящихся под его управлением".
Учитывая, что процесс выбора решений совсем не обязательно связан с управлением войск, то под ИСО можно понимать " приме нение математических, количественных методов для обоснования решений во всех областях целенаправленной человеческой деятель н ости 4 ] " . Если же вместо математических, количественных ме
тодов говорить о более общем математическом моделировании ; о получении оптимальных или близких fc ним решений и учитывать
практическую сторону их внедрения, то определение ИСО будет следующим [ 5 ] : " Исследованием операций называется теория ма тематических моделей принятия оптимальных решений я практика их использования " .
Таким образом, независимо от того, какой метод использует
ся , всегда отыскивается оптимальное, или близкое к оптимально му решение. Поскольку целью ИСО является не создание всево з можных " ыетрдик " и не выпуск, пусть даже весьма объемистых,
научных отчетов', а улучшение качества функционирования систем, то результаты исследования должны быть внедрены. Очевидно, что
внедрением можно считать перенос методов решения задач нз од ной области деятельности человека в другие области. На стадии внедрения проверяются и окончательно оцениваются результаты исследований любого операционного проекта. Все это дало воз -
можность |
в [ б ] определить ИСО как - |
применение научного |
|
метода. |
комплексными научными коллективами. |
для реше - |
ния задач, связанных с управлением организованными (человеко-
машинными) системами с |
целью получения решений, которые наи |
|||
лучшим образом отвечают целям всей организации. |
|
|||
§ I - I . Научный метод и классы |
задач |
ИСО |
|
|
Из приведенного выше определения следует, |
что одной |
из |
||
о с о б е н н о с т е й |
ИСО является |
п р и м |
е в е г |
и е |
5
н а у ч н о г о м е т о д а решения проблем. Не останавливаясь на "методах" обращения к сверхъестественному и к всемирно извест
ным авторитетам С чем древнее, тем лучше ) , можно рассматривать |
|
следующие методы решения возникающих перед |
человеком проблем [ 7 ] : |
I ) интуиция, 2) здравый смысл , 3)догика, |
4) научный метод. |
В чисто бытовых ситуациях человек принимает какие-либо реше |
|
ния без специальных математических способов, основываясь лишь на |
|
опыте и здравом смысле. Интуиг'я, здравый |
смысл и логика могут |
быть полезны»! и в лабораторных исследованиях. Однако в более |
|
сложных ситуациях, мероприятиях , опыта проведения которых еще |
не существует, здравого смысла и интуиции становится недостаточ- - но. Чем больше вкладывается средств в мероприятие, чем больше возможный ущерб от неправильных решений при его проведении, тем ответственнее должны быть рекомендации, тем большее значение приобретают всевозможные математические, научные методы выбора решений, включая оценку риска в альтернативных ситуациях. В ра боте [ 8 ] проведен анализ опубликованных к тому времени немецких, английских н американских исследований по производству .распре делению и потреблению электроэнергии. Оказалось, что в зависи мости от решаемой задачи, с этой целью был использован аппарат
математической статистики |
(корреляция, анализ регрессий, ана |
||||
лиз временных рядов, |
теория |
надежности |
) |
; теория вероятностей • |
|
с её |
важнейшими разделами - |
теорией информации и теорией массо |
|||
вого |
обслуживания ; |
теория игр ; теория потоков материалов , |
|||
энерши и информации |
(рохрематика) ; |
вое |
существующие приемы |
оптимизации размещения электростанций, транспорта, замены обо рудования, запасов топлива и запчастей и т .д .
В [ б ] в с е задачи,решаемые ИСО,разбиты на два больших клас са : задачи тактические и стратегические. И хотя гравица между
этими задачами довольно условна, отмечается их различие во в р е
п е н н о м д и а п а з о н е , м а с ш т а б е и в ц е л е в о м в е с е.
Чем долговременнее влияние результата решения задачи, тем ближе она по своему характеру к стратегическим.
Задача тем ближе к стратегической, чем больше система, на ко торую влияет ее решение. Наконец, целевой вес определяет страте -
гический характер задачи, если в ней достаточно.детализированы и промежуточные этапы проекта.
Различие общественного строя Советского Союза и капиталисти ческих стран нашло отражение в характере решаемых задач ИСО .
6 |
\ |
В нашей стране ре зно больше стратегических, больших задач (за
грузка станов, размещение предприятий, распределение средств между отраслями и т .д . -)» в капиталистических же странах реиеже
больше тактических, небольших задач. |
|
||
Д л я широкого круга тактических |
задач оказалось |
б о з и о ж н и г вы |
|
деление |
небольшого числа классов, |
к которым можно свести боль |
|
шинство |
из них. Эти классы задач |
следующие [ б ] : |
I ) распреде |
ления, 2) управления запасами, 3) замены , ч) массового обслужи вания ; 5) упорядочения и координации ; 6 ) .выбора маршрута,
7)конкурсные (состязательные) задачи , 8) поиска.
Вреальной действительности одни задачи сочетаются, пере -
плетаются с другими, "возникают" одна из другой.
Задачи первого класса решаются в энергетике, например, п^я
распределении нагрузок между отдельными энергоустановками на электростанции, между электростанциями в энергосистеме и т .д . Однако задача распределения нагрузок может быть решена после того, как определен объем ресурсов - в виде располагаемой мощ - пости, запасов топлива и т .д .
Одни результаты по распределению нагрузок будут получать ся в предположении, что оборудование может использоваться не прерывно. Однако, оборудование может находиться в вынужденном простое, могут наблюдаться перебои в снабжении какими-либо материалами. Если учесть эти обстоятельства, то-результата распределения нагрузки уже будут другими, а распределительная задача сведется уже к задаче массового обслуживания — ремонта и профилактики оборудования электростанций. При этом решается
вопрос о количестве ремонтных бригад, их составе и т .п .
В энергосистемах, да и на электростанциях, может быть установ лено разнотипное оборудование, которое имеет разную надежность, требует разного времени восстановления и затрат на ремонт.Поэтоыу перед ремонтной организацией возникает задача выбора
. (упорядочения) очередности обслуживания оборудования, который обеспечивал бы достижение установленного критерия, например,
минимального времени восстановления всей совокупности обору дования .В связи с этой задачей находится и задача координа ции последовательности работ по восстановлению каждой отдель ной единицы оборудования. В задачах координации ( сетевого . планирования) находятся скорости выполнения каждой из работ,
сроки начала и её окончания, оптимизирующие критерий, отио - сящийся ко всему комплексу работ.
7