Принятие управленческих решений на основе методов распознавания образов, объектов, явлений, ситуаций

Принятие решений по устранению действий возмущений и возникших отклонений в ходе смены - внутрисменное регулирование процесса производства - заключается в том, чтобы за время, отпущенное на решение задачи регулирования, сформировать такой вариант перепланирования производственного процесса, который бы обеспечил минимизацию каждого из установленных критериев при соблюдении определенных ограничений.

Эту проблематику можно разрешить на основе применения методологии распознавания образов, объектов, явлений ситуаций.

Для распознавания производственных ситуаций, требующих перепланирования процесса механообрабатывающего производства в течение смены, следует создать специальную систему распознавания. Она может представлять собой сложную динамическую человеко-машинную систему, включающую производственный персонал, технические средства, математическое обеспечение, вычислительные средства и предназначенную для решения на основе специально разработанных алгоритмов задач распознавания производственных ситуаций объекта управления, возникающих в ходе смены в РМВ.

Назначение распознавания производственных ситуаций объекта управления -- получить информацию о принадлежности неизвестной ситуации, сложившейся в ходе смены в результате действия возмущений, к тому или иному классу. Такая информация необходима для принятия конкретных решений по перепланированию процесса производства системой внутрисменного регулирования. В связи с этим систему распознавания требуется строить с учетом обеспечения наиболее эффективного использования всего набора допустимых решений по регулированию процесса производства системой внутрисменного регулирования. Однако это требование накладывает на построение системы распознавания некоторые ограничения.

Известно, что при прочих равных условиях повышение эффективности принимаемых решений зависит от степени детализации распознаваемых производственных ситуаций, устанавливаемой количеством классов, на которые подразделено множество производственных ситуаций. При этом на эффективность принимаемых системой решений по регулированию внутрисменного процесса производства влияет точность выявления принадлежности распознаваемой ситуации к соответствующему классу (или ошибки распознавания), которая определяется размерностью признакового пространства (объемом апостериорной информации о значении признаков, характеризующих распознаваемые ситуации). Поэтому расширение алфавита классов при неизменном словаре признаков снижает точность отнесения распознаваемой ситуации к соответствующему классу, то есть увеличивает ошибку распознавания.

В то же время расширение признакового пространства (рост словаря признаков) в целях уменьшения ошибок распознавания вызывает:

· во-первых, рост числа технических измерительных средств (каждое из них служит установлению соответствующего признака или группы признаков и объема (стоимости) математического обеспечения в случае определения признаков программным путем. Это связано с повышением затрат на построение системы распознавания, величина которых, как правило, ограничена);

· во-вторых, увеличение времени решения задачи распознавания при довольно жестком его ограничении в системе внутрисменного регулирования объекта управления;

· в-третьих, усложнение системы распознавания, что снижает надежность ее функционирования.

Следовательно, только некоторый компромисс между размерами алфавита классов и объемом рабочего словаря признаков системы, базирующийся на исходных данных относительно набора возможных решений, величины ресурсов, затрачиваемых на создание измерительной аппаратуры и математического обеспечения, реализующих словарь признаков, величины времени, отпущенного на решение задачи распознавания, и уровня надежности функционирования системы распознавания, позволяет обеспечить решение задачи построения системы распознавания оптимальным образом.

Приведенные выше суждения положены в основу определения из множества возможных решений подмножества допустимых, используемых для нахождения рабочего алфавита классов производственных ситуаций и рабочего словаря признаков системы распознавания из априорного словаря признаков.

Этап №1. Выбор принципа классификации.

В основу принципа классификации производственных ситуаций системы распознавания СР№3 целесообразно положить множество принимаемых при внутрисменном корректировании процесса производства решений , в состав которого входят следующие семь решений:

- исключить работу (работы), предписанную (предписанные) к выполнению сменным заданием, высвободить ресурсы рабочего места (рабочих мест), задействованные в выполнении этой работы (этих работ);

- включить работу (работы) в сменное задание, закрепить ресурсы рабочего места для выполнения работы (работ);

- исключить работу (работы) из сменного задания, высвободить ресурсы рабочего места (рабочих мест), задействованные в выполнении этой работы (этих работ), и включить работу (работы) в сменное задание, закрепить ресурсы рабочего места (рабочих мест) для выполнения работы (работ).

- изменить режим функционирования рабочего места (рабочих мест);

- включить работу (работы) в сменное задание, закрепить ресурсы рабочего места для выполнения работы (работ) и изменить режим функционирования рабочего места (рабочих мест);

- исключить работу (работы) из сменного задания, высвободить ресурсы рабочего места (рабочих мест), задействованные в выполнении этой работы (этих работ), включить работу (работы) в сменное задание, закрепить ресурсы рабочего места (рабочих мест) для выполнения работы (работ) и изменить режим функционирования рабочего места (рабочих мест).

- исключить работу (работы) из сменного задания, высвободить ресурсы рабочего места (рабочих мест), задействованные в выполнении этой работы (этих работ), и изменить режим функционирования рабочего места (рабочих мест).

Следует отметить, в предложенной совокупности решений базовыми являются решения , и , а остальные решения представляют собой их возможные комбинации. Так - это комбинация решений и , - и , - и , - , и . Необходимость включения в подмножество допустимых решений по корректированию сменного задания возможных комбинаций базовых решений обусловливается возможностью одновременного воздействия на производственный процесс разнохарактерных возмущений, вызывающих возникновение производственных ситуаций, для разрешения которых требуются указанные комбинации базовых решений.

Этап №2. Разработка алфавита классов.

Поскольку наряду с ситуациями, требующими принятия m решений по корректированию процесса производства объекта управления, имеют место противоположные ситуации, что указывает на соответствие фактического состояния производства запланированному, в алфавите классов ситуаций системы распознавания следует предусмотреть дополнительный m + 1 класс. В данном случае алфавит классов системы распознавания будет состоять из восьми классов:

- нехватка ресурсов для выполнения запланированных сменным заданием работ;

- наличие ресурсов для включения работ в сменное задание;

- включение в сменное задание возмущающих работ;

- варьирование параметров выполнения работы (работ);

- наличие ресурсов для включения работ в сменное задание,

варьирование режимов работы;

- включение в сменное задание возмущающих работ, варьирование

режимов работы;

- нехватка ресурсов для выполнения запланированных сменным заданием работ, варьирование режимов работы;

- соответствие фактического состояния процесса производства

целевому.

Если распознанная ситуация относится к классу , , . . . , , то принимается решение соответственно , , . . . , . Когда же ситуация принадлежит классу , решение не принимается.

Этап №3. Формирование рабочего словаря признаков.

В рабочий словарь признаков системы распознавания нужно ввести первичные признаки, характеризующие изменение величины включенных в СЗ ресурсов, изменение производительности рабочих мест:

- уменьшение фонда времени работы оборудования рабочего места, задействованного в СЗ, на величину, превышающую допустимую;

- уменьшение фонда времени трудового ресурса рабочего места, задействованного в СЗ, на величину, превышающую допустимую;

- отсутствие материального ресурса, необходимого для выполнения запланированной СЗ работы;

- необеспеченность запланированной СЗ работы вспомогательными ресурсами (инструментом, оснасткой, программным обеспечением, технической документацией и т. п.);

- наличие указания руководства о снятии работы с СЗ;

- снижение производительности рабочего места ниже допустимого уровня.

Допустимые нижние границы величин включенных в СЗ ресурсов (признаки , ) и производительности рабочих мест (признак ) следует устанавливать для конкретной первичной производственной системы с учетом наличия в ходе смены соответствующих резервных ресурсов, включение которых в производственный процесс гарантирует выполнение установленного на смену задания.

В рабочий словарь признаков должны быть также включены первичные признаки, характеризующие обеспеченность работ необходимыми ресурсами по оборудованию и рабочей силе, а именно:

- обеспеченность резервных к СЗ работ резервными ресурсами по оборудованию и рабочей силе;

- обеспеченность «отставших» от СЗ работ резервными ресурсами по оборудованию и рабочей силе;

- обеспеченность возмущающих работ резервными ресурсами по оборудованию и рабочей силе;

-обеспеченность возмущающих работ задействованными в СЗ ресурсами по оборудованию и рабочей силе;

-обеспеченность возмущающих работ задействованными в СЗ и находящимися в резерве ресурсами по оборудованию и рабочей силе.

Перечисленные первичные признаки - логические. Первичному признаку присваивается значение истинности вида «да (истинно)», которому соответствует значение числа единица, если идентифицируемый признаком факт установлен. В противном случае первичному признаку присваивается значение истинности вида «нет (ложно)», которому соответствует значение числа нуль:

.

Значения первичных признаков , характеризующих производственные ситуации, складывающиеся в ходе смены, можно определять с помощью специальной системы подготовки, сбора и обработки информации, включающей терминалы, установленные на рабочих местах, в службах, у руководства первичной производственной системы, и данных, содержащихся в информационной модели автоматизированной информационной системы управления производственным процессом.

Этап №4. Описание классов ситуаций на языке признаков.

Априорной информации относительно рассматриваемого объекта управления достаточно для того, чтобы установить зависимости между классами ситуаций, требующими корректирования сменного задания, и признаками рабочего словаря признаков, то есть описать классы ситуаций на языке признаков. Используя аппарат алгебры логики, описания классов на языке признаков можно представить в виде:

, (16)

, (17)

, (18)

, (19)

, (20)

, (21)

(22)

. (23)

Где: + - логическое «или»,

- логическое «и»,

- отрицание Х («не Х»).

Например, в соответствии с выражением (16) к классу должна быть отнесена производственная ситуация, которая характеризуется признаком (=1) или или или или либо любой комбинацией из указанной совокупности признаков , . . . , при отсутствии признаков (=0) и и … и .

Этап №5. Выбор алгоритма распознавания.

Алгоритм распознавания ситуаций, вызывающих необходимость корректирования сменного задания в ходе смены (описания классов на языке признаков 16 - 23), целесообразно построить на основе метода сокращенного базиса. Размер матрицы составит = 19х2048 = 38912 бит (19 строк матрицы - это сумма 11 признаков и 8 классов, а 2048 столбцов - - это число возможных комбинаций из 11 признаков).

Система распознавания на основании таблицы соответствия решения классу производственных ситуаций выдает общее решение по корректированию процесса производства объекта управления. Главные этапы построения системы распознавания производственных ситуаций первичной производственной системы, возникающих в ходе смены, показаны на рис. 8.1.5.

На базе вырабатываемых системой распознавания СР№3 в течение смены общих решений по корректированию процесса производства объекта управления () решающий блок системы внутрисменного регулирования процесса производства формирует конкретные (оптимальные) решения. В этих решениях указываются конкретные работы, рабочие места и необходимые действия, которые должны быть предприняты по отношению к ним.

Состав работ, исключаемых из СЗ при возникновении на объекте управления ситуаций класса , определяется непосредственно на основании информации, явившейся причиной ненулевых значений признаков системы распознавания. Поэтому формировать конкретные решения в ситуациях класса несложно.

В ситуациях класса необходимо принимать такие решения по варьированию в допустимых пределах режимов функционирования рабочих мест, чтобы гарантировать к моменту окончания смены выполнение запланированных сменным заданием объемов работ.

Выбор состава работ, включаемых в СЗ в ситуациях класса и , очередности их выполнения на рабочих местах представляет собой решение оптимизационной задачи. Эта задача возникает при наличии ограничений на включаемый в СЗ объем работ или нехватке ресурсов по оборудованию, рабочей силе для включения в СЗ всех претендующих на это работ либо при наличии достаточного количества указанных ресурсов, когда необходимо установить оптимальную (по каким-либо критериям) очередность выполнения работ на рабочих местах. В ситуациях класса указанные задачи следует решать с учетом установления желаемых (в возможных пределах) режимов функционирования рабочих мест.

Нахождение конкретных решений в ситуациях класса и осуществляется в условиях, во-первых, нехватки резервных ресурсов для включения в СЗ возмущающих работ или (и), во-вторых, необходимости изъятия из СЗ определенной номенклатуры работ (аналогично классу ) и включению в него других работ (аналогично классу ).

В первом случае решается оптимизационная задача по исключению из СЗ на величину недостающих ресурсов работ, не выполненных на момент корректирования СЗ, и включению в него возмущающих работ, во втором -- задачи, аналогичные задачам, возникающим в ситуациях классов и. В ситуациях класса указанные задачи следует решать с учетом установления желаемых (в возможных пределах) режимов функционирования рабочих мест.

В классе решаются задачи аналогичные задачам классов и .

На основании выработанных конкретных решений в ситуациях классов , , . . . , корректируется СЗ.

Вопросы для обсуждения

В чем заключается сущность распознавания?