Моделі і алгоритми розробки логістичних інформаційно-управляючих систем

Размещено на http://www.allbest.ru/

ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ

УДК 681.518:061

Автореферат

дисертації на здобуття вченого ступеня

кандидата технічних наук

МОДЕЛІ ТА АЛГОРИТМИ РОЗРОБКИ ЛОГІСТИЧНИХ ІНФОРМАЦІЙНО-УПРАВЛЯЮЧИХ СИСТЕМ

05.13.06 - автоматизовані системи управління та прогресивні інформаційні технології

САФВАН С.А. АЛЬ САЛАЙМЕХ

Харків - 2001

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Харківському державному технічному університеті радіоелектроніки, Міністерство освіти і науки України.

Науковий керівник:

Левикін Віктор Макарович, доктор технічних наук, професор, Харківський державний технічний університет радіоелектроніки, завідувач кафедрою інформаційних управляючих систем.

Офіційні опоненти:

Самойленко Микола Іванович, доктор технічних наук, професор, Харківська державна академія міського господарства, завідувач кафедрою систем автоматизації проектування;

Танянський Сергій Станіславович, кандидат технічних наук, Харківській державній університет внутрішніх справ, доцент кафедри інформаційних систем та технологій в діяльності ОВС.

Провідна установа - Національний технічній університет "Київський політехнічний інститут", Міністерство освіти і науки України, кафедра технічної кібернетики.

Захист відбудеться "06" червня 2001 p. о 15.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.052.01 в Харківському державному технічному університеті радіоелектроніки за адресою: 61166, м. Харків, пр. Леніна, 14, тел: (0572) 40-94-51.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Харківського державного технічного університету радіоелектроніки за адресою: 61166, м. Харків, пр. Леніна, 14.

Автореферат розісланий "28" квітня 2001 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради В.І. Саєнко.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Досягнення науково-технічного проґресу обумовили бурхливий розвиток нових інформаційних технологій і, як наслідок цього, виникнення складних організаційно-технологічних систем керування об'єктами різних типів та призначення. Необхідність вирішувати з єдиної точки зору задачі постачання, виробництва і реалізації виготовленої продукції обумовила розробку лоґістичних систем, основне призначення яких - підвищення якості рішень, що приймаються, з метою поліпшення загальносистемної ефективності управління. Фахівці з управління системами організаційного типу трактують логістику як сукупність різноманітних видів діяльності з метою одержання необхідної кількості продукції з найменшими витратами в потрібний час та в зазначеному місці, в якому існує попит на таку продукцію. В логістичних системах реалізуються процеси планування, постачання, виробництва, реалізації та контролю ефективного та економного з огляду на витрати переміщення та зберігання матеріалів, виробництва напівфабрикатів і готової продукції, а також одержання інформації про постачання товарів від місця виробництва до місця споживання згідно з вимогами клієнтури.

Використання в логістичних системах узгоджено-координованого управління дозволяє значно підвищити загальні техніко-економічні показники сукупної діяльності групи підприємств у порівнянні з використанням традиційних способів організації виробничо-економічної діяльності. Подібні способи організації та управління забезпечують високі якісні показники виробничо-господарської діяльності підприємств в умовах швидкої зміни номенклатури товарів, що виробляються, або послуг, що надаються. Це, у свою чергу, підвищує конкурентоздатність підприємств і дає можливість швидко адаптуватися до швидкоплинних вимог ринку.

Створення і впровадження логістичних систем базується на використанні удосконалених економіко-математичних методів, розробці стійких моделей, алгоритмів і комп'ютерних технологій оптимального розподілу обмежених ресурсів, наявності постійнодіючої системи обробки інформації, що зв'язує адміністрацію, підрозділи підприємства, постачальників сировини і реалізаторів виготовленої та запропонованої для продажу продукції. Вагомий внесок в теорію і практику моделювання та оптимізації логістично-подібних систем внесли видатні вітчизняні вчені - А.Г. Івахненко, В.С. Михалевич, В.Л. Волкович, В.В. Шкурба, наукова школа ХДТУРЕ під проводом Е.Г. Петрова та В.Ф. Шостака, а також закордонні дослідники - М. Месарович, Р. Муртаф, Дж. Уілкінсон, Д. Хіммельблау та інші вчені. Але в цьому напрямку існує багато невирішених проблем, серед яких в першу чергу постають задачі розробки математичних моделей різних рівнів керування, включаючи моделі системного рівня і моделі оптимального розподілу різних ресурсів. Слід відзначити, що існуючі дотепер моделі автоматизованих систем управління не орієнтовані безпосередньо на використання їх в логістичних системах. В кращому разі вони можуть бути віднесені до класу логістично-подібних систем. Таким чином, проблема розробки математичних моделей і комп'ютерних технологій оптимального розподілу ресурсів логістичних систем є актуальною.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дана робота виконана в рамках держбюджетної науково-дослідної теми № 108 "Розробка методології, методів і засобів проектування розподілених систем управління з параметрами, що вимагаються" в Харківському державному технічному університеті радіоелектроніки.

Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є розробка математичних моделей та комп'ютерних технологій вирішення задач оптимального розподілу ресурсів логістичних систем.

Для досягнення поставленої мети в дисертаційній роботі вирішуються такі задачі:

- розробка теоретико-множинних та теоретико-категорійних математичних моделей функціонування логістичних систем та їх складових елементів;

- вдосконалення математичних моделей оптимального розподілу ресурсів логістичних систем в класі задач математичного програмування;

- створення алгоритмів та елементів інформаційної технології розробки математичних моделей задач оптимального розподілу ресурсів;

- апробація розроблених моделей і комп'ютерних технологій для підвищення ефективності функціонування логістичних систем малого бізнесу.

Наукова новизна одержаних результатів. В процесі вирішення поставлених задач автором особисто отримані такі результати:

- вперше виконані дослідження структури, складу і особливостей функціонування логістичної системи з точки зору багатопотоковості і можливості оптимального розподілу ресурсів;

- вперше розроблена теоретико-множинна і теоретико-категорна моделі функціонування логістичної інформаційно-керуючої системи;

- вдосконалені математичні моделі оптимального розподілу ресурсів логістичних систем;

- вперше розроблені алгоритми і елементи інформаційної технології розробки математичних моделей задач оптимального розподілу ресурсів;

- отримані програмні реалізації вдосконалених алгоритмів вирішення задачі розподілу ресурсів для підприємства малого бізнесу.

Для досягнення поставленої мети використовувались методи системного аналізу та математичний апарат теорії категорій. При визначенні загальних напрямків оцінювання економічної ефективності логістичних систем використовувались методи реінжинірингу підприємств. Для вдосконалення математичних моделей задач розподілу ресурсів в логістичних системах використовувались також методи математичного програмування. Для створення алгоритмів та елементів інформаційної технології розробки даних математичних моделей використовувались крім зазначених вище методи моделювання інформаційних потоків.

Практичне значення одержаних результатів. Основні положення, висновки і рекомендації дисертаційної роботи впроваджені в навчальний процес при підготовці курсів "Теоретичні основи автоматизованих систем контролю і управління" та "Моделювання і оптимізація логістичних систем" на кафедрі інформаційних управляючих систем Харківського державного технічного інституту радіоелектроніки.

Результати дисертаційних досліджень частково впроваджені при розробці підсистеми "Розподіл обмежених ресурсів" в автоматизованій системі "Управління закупівлею і розподілом медичних препаратів" відкритого акціонерного товариства "Харківаптека - 2".

Особистий внесок здобувача. Всі результати дисертації отримані автором самостійно. В наукових працях, опублікованих у співавторстві, з питань, що стосуються даного дослідження, автору належать:

- у працях [1, 3] підходи до створення теоретико-категорної моделі логістичної системи (ст. 5-6 в праці [1]та ст. 160-161 в праці [3]);

- у праці [2] визначення напрямків оцінювання економічної ефективності інформаційних систем (ст. 122-123);

- у праці [4] математичне описання та алгоритми вирішення задачі оптимального розподілу обмежених ресурсів логістичної системи (ст. 139-141);

- у праці [5] формалізоване подання цілей створення та експлуатації логістичних систем;

- у праці [6] програмна реалізація задачі розподілу ресурсів при закупівлі лікарських препаратів підприємством малого бізнесу (ст. 117-118).

Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати дисертаційної роботи доповідалися на Другому і Третьому Міжнародному форумах "Радіоелектроніка і молодь у XXI сторіччі" (Харків, 1998 та 1999 рр.), а також на Шостій Міжнародній конференції "Теорія і техніка передачі, прийому та обробки інформації" (Харків, 2000 р).

Публікації. Основні результати дисертаційної роботи викладені у шести друкованих працях, з них чотири статті в наукових журналах за профілем і фахом відповідно до списку ВАК України, дві тези доповідей на конференціях. математична алгоритм логістична ресурс

Структура і обсяг дисертації. Дисертаційна робота має у своєму складі: вступ, чотири розділи, висновки, список літературних джерел із 106 найменувань, три додатки, 10 рисунків і 9 таблиць. Загальний обсяг роботи становить 154 сторінки, у тому числі 141 сторінок основного тексту.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність дисертаційної роботи, сформульовані основна мета і задачі дослідження, наведені відомості про зв'язки обраного напрямку досліджень із планами орґанізації, де виконана робота. Дано стислу анотацію отриманих в дисертації рішень, відзначена їх практична цінність, обґрунтованість і достовірність. Приведені дані про використання результатів проведених досліджень в народному господарстві.

У першому розділі проведено аналіз сучасного стану питання розвитку складних багатопотокових багаторівневих ієрархічних систем організаційно-технологічного типу, відомих серед фахівців під назвою виробничо-комерційних інформаційно-управляючих лоґістичних систем (в подальшому більш стисло лоґістичних систем). Виявлено, що ідеї лоґістики базуються на інтеграції планування, контролю та управління виробничо-господарською діяльністю, фінансово-економічним забезпеченням та інформаційно-кібернетичним обслуговуванням сукупності взаємопов'язаних підрозділів складної системи управління з метою координації матеріальних, фінансових та інформаційних потоків. Методологію лоґістики складають методи системного аналізу, дослідження операцій, економіко-математичні методи, методи моделювання, ідентифікації, агрегування, координації, оптимізації та прийняття рішень.

В цьому розділі був проведений також аналіз існуючих на сьогодні математичних моделей та інформаційних технологій створення складних інформаційних систем. Під час аналізу порівнювались вітчизняні стандарти розробки автоматизованих систем, а також американська та британська технології розробки інформаційних систем. Визначено, що всі існуючі технології не дають можливість розглядати проектування інформаційних систем як наскрізний цикл проектних робіт. Більшість з розглянутих технологій не дає можливість автоматизувати процеси створення математичних моделей для інформаційних систем. Запропоновано використовувати для усунення цих недоліків математичні моделі, які розроблені з використанням апарату теорії категорій.

В результаті проведених аналізів були сформульовані такі основні задачі дослідження:

- розробити математичні моделі створення та функціонування логістичних систем та їх складових елементів з врахуванням недоліків існуючих моделей;

- вдосконалити математичні моделі оптимального розподілу ресурсів логістичних систем в класі задач математичного програмування відповідно до вимог ринкової економіки;

- створити алгоритми та елементи інформаційної технології розробки математичних моделей задач оптимального розподілу ресурсів в процесі проектування математичного забезпечення логістичних систем;

- апробувати розроблені моделі і комп'ютерні технології при проектуванні логістичної інформаційно-управляючої системи (ЛІУС) для підвищення ефективності функціонування логістичних систем малого бізнесу на прикладі розробки ЛІУС "Управління закупівлею і розподілом медичних препаратів" для відкритого акціонерного товариства "Харківаптека - 2".

Другий розділ присвячений створенню формалізованих описів ЛІУС на різних етапах проектування. В загальному виді процес проектування ІУС можна розглядати як модель

(1)

де Ц - множина цілей, які будуть реалізовані системой, що проектується;

F - множина функцій, які вирішуються, окремих задач системи, що проектується;

D - множина документів, які представляють собою результат вирішення задач системи, що проектується;

L - множина інформаційних моделей задач;

M - множина математичних моделей задач;

A - множина алгоритмів, які необхідні для реалізації функціональних задач;

P - множина програмних реалізацій функціональних задач;

K - множина елементів комп'ютерної мережі;

Відповідно з принципами логістики головну мету проектування та функціонування ЛІУС можна визначити наступним чином:

, (2)

, (3)

де - витрати на виробничо-господарчу діяльність підприємства;

, - відповідно витрати на реалізацію і прибутки від реалізації закупівельної логістики;

, - відповідно витрати на реалізацію і прибутки від реалізації виробничої логістики;

, - відповідно витрати на реалізацію і прибутки від реалізації розподільчої логістики;

, - відповідно витрати на реалізацію і прибутки від реалізації логістики продажу готової продукції;

, - відповідно витрати на реалізацію і прибутки від реалізації логістики зберігання сировини, комплектуючих виробів, готової продукції;

, - відповідно витрати на реалізацію і прибутки від реалізації транспортної логістики.

На підставі запропонованої моделі процесів проектування ЛІУС в розділі розроблені теоретико-категорні моделі, які можливо використовувати для опису різних етапів розробки ЛІУС, що проектується. При цьому були враховані основні концепції логістики, а також існуючі інформаційні технології проектування інформаційних систем. Теоретико-категорна модель ЛІУС, яка використовується на етапі передпроектного обстеження об'єкта автоматизації, представлена наступним виразом:

, (4)

де - модель, яка описує виробничий логістичний ланцюг наступним чином:

, (5)

- категорія, яка описує підсистему закупівлі матеріалів, сировини і напівфабрикатів:

; (6)

- класи об'єктів категорії , що являють собою структуровані множини і описують матеріали, сировину і напівфабрикати, що закупають, на рівні підприємства, окремих підрозділів, а також на рівні окремих робочих місць відповідно;

- морфізми, які описують зв'язки елементів відповідних класів об'єктів категорії ;

- морфізми, які описують співвідношення всієї сукупності матеріалів, сировини і напівфабрикатів, що закупають, між підприємством та окремими підрозділами та між окремими підрозділами та окремими робочими місцями відповідно і є в загальному випадку ін'єктивними зображеннями що мають вигляд:

, ; (7)

- ідентифікатори елементів у відповідних множинах;

- категорія, яка описує підсистему виробництва продукції.

, (8)

- класи об'єктів категорії , що являють собою структуровані множини і описують виробництво продукції на рівні підприємства, окремих підрозділів, а також на рівні окремих місць відповідно;

- морфізми, які описують зв'язки елементів відповідних класів об'єктів категорії ;

- морфізми, які описують співвідношення виробництва продукції між підприємством та окремими підрозділами та між окремими підрозділами та окремими робочими місцями відповідно, представлення яких в загальному випадку аналогічні представленням (7);

- категорія, яка описує підсистему розподілення продукції.

; (9)

- класи об'єктів категорії , що являють собою структуровані множини і описують розподілення продукції на рівні підприємства, окремих підрозділів, а також на рівні окремих робочих місць відповідно;

- морфізми, які описують зв'язки елементів відповідних класів об'єктів категорії ;

- морфізми, які описують співвідношення продукції, яку розподіляють, між підприємством та окремими підрозділами та між окремими підрозділами і окремими робочими місцями відповідно, представлення яких в загальному випадку аналогічні представленням (7);

категорія, яка описує підсистему продажу продукції.

; (10)

- класи об'єктів категорії , що являють собою структуровані множини і описують продаж продукції на рівні підприємства, окремих підрозділів, а також на рівні окремих робочих місць відповідно;

- морфізми, які описують зв'язки елементів відповідних класів об'єктів категорії ;

- морфізми, яки описують співвідношення продажу продукції між підприємством та окремими підрозділами та між окремими підрозділами і окремими робочими місцями відповідно, представлення яких в загальному.

; (12)

- класи об'єктів категорії , що являють собою структуровані множини і описують сировину і продукцію, що транспортується, на рівні підприємства, окремих підрозділів, а також на рівні окремих робочих місць відповідно;

- морфізми, які описують зв'язки елементів відповідних класів об'єктів категорії ;

- морфізми, які описують співвідношення сировини і продукції, що транспортується, між підприємством та окремими підрозділами та між окремими підрозділами і окремими робочими місцями відповідно, представлення яких в загальному випадку аналогічні представленням (7);

- фактори, які зв'язують категорії ;

- функтори, які зв'язують підкатегорії і визначають, відповідно, зв'язки елементів логістичного ланцюга ;

- клас відображень, що описують відображення представлення фактичного стану об'єктів категорій , в бажаний стан відповідних об'єктів; елементи цього класу в загальному випадку можуть розглядатися як задачі нелінійного стохастичного програмування.

Зв'язки об'єктів і морфізмів категорії представляються комутативними діаграмами. При цьому повинні додержуватися умови рівності добутків відповідних пар морфізмів (наприклад,

і т. д.).

Таким чином, етап передпроектного обстеження підприємства можна представити як виконання наступних дій:

формування екземпляра моделі (4), тобто: формування елементів класів об'єктів і морфізмів категорій , и ;

перехід від загального вигляду морфізмів (7) до конкретного їх наповнення;

визначення виду відображень шляхом встановлення виду задачі математичного програмування;

перевірка отриманих результатів на вірність шляхом формування комутативних діаграм і перевірки всіх умов рівності добутків відповідних морфізмів.

Аналогічний вигляд мають категорні моделі G(AB) і G(A), які описують систему, що проектується, на етапах аналізу і синтезу функціональної структури ЛІУС відповідно. Перехід від моделі G(B) до цих моделей в роботі визначений як реалізація природного перетворення функторів, що описують відображення окремо елементів моделі G(B), які описують реальний стан ЛІУС (функтор ), та окремо елементів моделі G(B), які описують бажаний стан ЛІУС (функтор ).

Для визначення економічної ефективності системи, що проектуєтсья, відповідно з цілями проектування і функціонування ЛІУС, що описані виразами (2) і (3), в розділі запропоновані такі напрямки оцінювання:

- збільшення випуску продукції за рахунок більш раціонального використання діючого виробничого обладнання, сировини, матеріалів, палива і трудових ресурсів, оптимізації виробничої програми підприємства;

- підвищення продуктивності праці робочих внаслідок зменшення втрат робочого часу і простоїв виробничого обладнання;

- встановлення оптимального рівня запасів матеріальних ресурсів і обсягів незавершеного виробництва;

- підвищення якості продукції, що випускається (скорочення браку, підвищення сортності), і економія, що отримується користувачами;

- зниження витрат на випуск продукції за рахунок можливого скорочення адміністративно-управлінського персоналу;

- зниження втрат, що впливають на зменшення балансового прибутку підприємства (штрафи, пені, що виплачуються за порушення договірних умов).

В третьому розділі автором визначена послідовність розробки забезпечуючої частини ЛІУС. Встановлено, що ефективність і точність вирішення функціональних задач ЛІУС, що проектується, які описані моделями G(AB) і G(A), визначається перш за все відповідним математичним забезпеченням ЛІУС, а саме комплексом математичних моделей задач ЛІУС. Виходячи з цього, автором на підставі запропонованих в другому розділі теоретико-категорних моделей G(B), G(AB) і G(A), були розроблені моделі і алгоритми створення комплексу математичних моделей ЛІУС. Відповідно до запропонованої моделі процесів проектування ЛІУС, та відповідно до основних концепцій логістики, процес проектування комплексу математичних моделей ЛІУС визначено як реалізацію функтора.

де G(AB) - категорна модель ЛІУС, структура якої аналогічна структурі моделі (4), яка описує типи функціональних задач, що використовуються для створення функціональної структури ЛІУС;

G(А) - категорна модель ЛІУС, структура якої аналогічна структурі моделі (4), яка описує функціональні задачі, які складають функціональну структуру ЛІУС, що проектується.

G(E_M) - категорна модель математичного забезпечення ЛІУС, яка має вигляд, аналогічний моделі (4).

Реалізація функтора (13) здійснюється відповідно з таким узагальненим алгоритмом.

Крок 1. На елементах об'єкту ав_i моделі G(AB), який описує тип і-ої функціональної задачі ЛІУС, визначаються типові відношення, які визначають вигляд залежності даних елементів.

Крок 2. На елементах об'єкту а_i моделі G(A), який описує і-ту функціональну задачу ЛІУС, відношення, що визначені на кроці 1, уточнюються у відповідності з особливостями об'єкту автоматизації і бізнес-процесів, які моделюються.

Крок 3. Об'єкт l_Mi моделі G(E_M), який описує математичну модель і-ої функціональної задачі ЛІУС, формується як структурована множина. Елементами даної множини є елементи об'єкту а_i, які беруть участь у відношенні, що визначене на кроці 2.

Крок 4. На об'єкті l_Mi моделі G(E_M) визначається відношення, що аналогичне відношенню, яке визначене на об'єкті а_i.

Крок 5. Крок 1, крок 2, крок 3 і крок 4 повторюють, доки не будуть розглянуті всі об'єкти ав_i моделі G(AB) і відповідні об'єкти а_i моделі G(A).

Крок 6. Для відображень класу Ф_Ц моделі G(AB) і G(A) визначається клас оптимізаційних задач (а саме задач розподілу ресурсів) і уточняються вихідні дані, змінні, а також уточняється вигляд залежності вихідних даних.

Крок 7. На підставі результатів виконання крока 6 формується клас відображень Ф_Ц для моделі G(E_M). Дані відображення являють собою математичні моделі оптимізаційних задач, які вирішуються в ЛІУС.

Крок 8. На елементах морфізму моделі G(AВ), який описує зв'язки типу і-ої функціональної задачі ЛІУС з іншими, визначаються типові відношення, які визначають вигляд залежності даних елементів.

Крок 9. На елементах морфізму моделі G(A), який описує інформаційні зв'язки і-ої функціональної задачі ЛІУС з іншими, відношення, що визначені на попередньому кроці, уточняються у відповідності з особливостями інформаційного потоку, що моделюється.

Крок 10. Морфізми моделі G(E_M), які описують зв'язки математичної моделі і-ої функціональної задачі ЛІУС з іншими моделями, формуються як структуровані множини. Елементами цих множин є елементи морфізмів , які участують у визначених на кроці 9 відношеннях.

Крок 11. На морфізмах моделі G(E_M) визначаються відношення, аналогічні відношенням, які визначені на морфізмах _.

Крок 12. Крок 8, крок 9, крок 10 і крок 11 повторюють, доки не будуть розглянуті всі морфізми і моделей G(AВ) и G(A).

Результатом виконання даного алгоритму є сформована категорна модель комплексу математичних моделей ЛІУС G(E_M).

Оскільки даний алгоритм є узагальненим, в роботі запропонований детальний алгоритм розробки математичних моделей задач розподілу ресурсів, який деталізує кроки 6 і 7 розглянутого вище алгоритму. Цей алгоритм має такий вигляд.

Крок 1. На моделі G(АВ) визначаються всі задачі аналізу нормативних розрахунків, обліку і контролю, які вирішуються в даній ЛІУС і пов'язані з відображенням класу Ф_Ц,, що досліджується Результатом виконання даного кроку буде отримання оцінки величин i та j, (де i - індекс, який присвоєно кожному з ресурсів, що маємо; j - індекс, який присвоєно засобу використання ресурса, який розподіляється).

Крок 2. На моделі G(А) задачі аналізу нормативних розрахунків, обліку і контролю, які визначено на кроці 1, уточняються з метою розмежування задач, що визначають споживання потоків, якими керують, і задач, що визначають споживання ресурсів, що розподіляють. Результатом виконання даного кроку є оцінки значень величин m та n, (де m - кількість ресурсів, що маємо; n - кількість засобів використання ресурсу, який розподіляємо).

Крок 3. На моделі G(А) (а у випадку необхідності і на моделі G(Е_m)) визначаються описи елементів морфізмів подкласу _оb (інформаційних потоків), які входять і виходять з об'єкта, на якому визначено відображення класу Ф_Ц, що розробляється. Результатом виконання даного кроку є кількісна оцінка величин , , , , та F, суть яких визначена типовою постановкою задачі математичного програмування.

Крок 4. Формуються вибірки значень вихідних величин та за попередній період діяльності для дослідження їх на випадковість. Якщо такі вибірки сформувати неможливо, то вихідні величини для відображення класу Ф_Ц, що розробляється, слід вважати детермінованими і перейти до кроку 6.

Крок 5. Здійснюється перевірка вибірок значень вихідних величин за допомогою спеціальних критеріїв (наприклад, критерію "хі-квадрат"). Якщо для значної більшості вихідних величин гіпотеза про випадковість підтверджується, то слід перейти до кроку 6, а відображення класу Ф_Ц, що розробляється, слід вважати задачею стохастичного програмування.

Крок 6. На моделях G(АВ) і G(А) для об'єкта, який досліджується, на якому визначено відображення класу Ф_Ц, що розробляється, визначається періодичність вирішення відповідної задачі ЛІУС.

Крок 7. Формуються вибірки значень вихідних величин , та F за попередній період діяльності для дослідження залежності значень функції мети від цих значень. Якщо такі вибірки сформувати неможливо, то слід перейти до кроку 10, а відображення класу Ф_Ц, що розробляється, слід вважати задачею лінійного програмування.

Крок 8. Якщо обсяг кожної із сформованих на кроці 7 вибірок невеликий, то слід перейти до кроку 10, а відображення класу Ф_Ц, що розробляється, припустимо є задачею лінійного програмування.

Крок 9. Якщо обсяг кожної із сформованих на кроці 7 вибірок великий, то необхідно провести аналіз виду залежності значень функції мети від значень вихідних змінних. При цьому, якщо збудована нелінійна модель є, по існуючим критеріям, більш адекватною об'єкту, який досліджується, ніж лінійна, то відображення класу Ф_Ц, що розробляється, слід вважати задачею нелінійного програмування, в іншому випадку - задачею лінійного програмування.

Крок 10. Якщо у визначених на кроці 3 морфізмах підкласу _ob, що виходять з об'єкту, який досліджується, всі елементи, які відсутні у вхідних морфізмах підкласу _ob і приймають чисельні значення, є цілими числами, то відображення класу Ф_Ц, що розробляється, припустимо є задачею цілочисельного програмування.

Реалізація даного алгоритму визначає людино-машинну процедуру синтезу комплексу математичних моделей задач розподілення ресурсів ЛІУС. При цьому на долю людини, яка приймає рішення, приходиться прийняття рішень щодо питань, які виникають під час проектування (кроки 1, 2, 5, 8, 9) і забезпечення формування вибірок даних для дослідження (кроки 4, 7). На долю ЕОМ випадають всі розрахункові процедури (кроки 5, 9), зберігання і представлення інформації про елементи моделей G(АВ), G(А) і G(Е_М), які було розроблено раніше (кроки 1-3, 6-10), а також автоматизація процесів визначення та формування рішень питань проектування, що вирішує людина, яка приймає рішення.

Тому, що даний алгоритм розробки математичних моделей для задач управління вимагає повних і достовірних даних про стан об'єкта автоматизації, в дисертаційній роботі було досліджено питання про сталість моделей задач розподілу ресурсів, які формуються, до змін їх параметрів. Був запропонований формалізований опис процесу вирішення даного питання і розроблен алгоритм аналізу чуттєвості рішення задачі розподілу ресурсів до зміни параметрів її моделі.

Четвертий розділ присвячений питанням використання результатів дисертаційної роботи, які було отримано в попередніх розділах, при розробці ЛІУС для підприємства малого бізнесу. Об'єктом автоматизації є відкрите акціонерне товариство "Харківаптека - 2". В процесі передпроектного дослідження автор визначив основні логістичні підсистеми для цього об'єкта і сформулював головну мету створення і функціонування ЛІУС, що проектується, як вираз:

, (14)

де - прибуток від реалізації функцій підсистеми управління закупівлею лікарняних препаратів;

- прибуток від реалізації функцій підсистеми управліния виробництвом лікарняних препаратів;

- прибуток від реалізації функцій підсистеми управління розподілом лікарняних препаратів між споживачами;

- прибуток від реалізації функцій підсистеми управління продажом лікарняних препаратів;

У відповідності з цією метою автор розробив категорні моделі ЛІУС G(B), G(AB) та G(A). При аналізі моделей G(AB) та G(A) було визначено, що головною логістичною підсистемою, яка визначає економічну ефективність ЛІУС, що проектується, є підсистема управління закупівлею лікарняних препаратів. Відповідно з алгоритмами розробки математичних моделей задач розподілу ресурсів та перевірки отриманих моделей на сталість до змін її параметрів, які запропоновано в третьому розділі, автор отримав математичну модель задачі розподілу ресурсів задачі розподілу ресурсів при плануванні закупівель медичних товарів і лікарняних препаратів, а також розробив програмну реалізацію модуля вирішення цієї задачі із перевіркою отриманих варіантів рішень на сталість до змін запасів наявних фінансових, трудових і матеріальних ресурсів.

При вирішенні задачі розподілу ресурсів при плануванні закупівель медичних товарів і лікарняних препаратів автор вирішив також задачу оцінювання надлишків ресурсів, які розподіляються. Вихідні дані цієї задачі наведено в таблиці 1.

Таблиця 1 - Вихідні дані задачі оцінювання надлишків ресурсів

Види ресурсів, які використовуються	Вид продукції	Ресурс, який маємо
	ТП 1	ТП 2	ТП 3
Трудові	1	1	2	16
Фінансові	7	5	3	25
Прибуток з одиниці продукції плану	4	5	9	-
План	х 1	Х 2	х 3	-

Числові значення таб. 1 визначені економістами підприємства до початку вирішення задачі. Під час вирішення задачі були сформульовані пряма і двійнича задачі математичного програмування, результати вирішення яких наведено в таб. 2.

Таблиця 2 - Результати вирішення задачі оцінювання надлишків ресурсів

Ресурси	Додаткова змінна	Двійнича оцінка
Фінансові	у 1 = 0	z1 =20
Трудові	у 2 = 26	z2 = 0
Сировинні	у 3 = 0	z3 = 10

В таб. 2 змінні y₁, y₂, y₃ - ресурси, які не використовуються (залишок); оцінки z₁, z₂, z₃ - показники збільшення або зменшення цільової функції при зміні кількості ресурсів на одиницю. Згідно з цими результатами можна зробити висновок, що зменшення обсягу фінансових ресурсів на шість одиниць, або на 37,5 %, наддасть погіршення цільової функції тільки на 9,09 %, а на п'ять одиниць, або на 31,2 %, погіршить значення цільової функції на 7,6 %, що не є очевидним для любого суб'єкта управління.

У додатках наведений акт про впровадження результатів дисертаційної роботи, схеми розробленого автором програмного комплексу вирішення задачі розподілу ресурсів при плануванні закупівель медичних товарі і лікарняних препаратів, а також результати вирішення цієї задачі за допомогою розробленого програмного комплексу.

ВИСНОВКИ

1. Проведений аналіз основних положень логістики і сучасних методік і технологій створення інформаційних систем дозволяє зробити висновок, що ефективне використання сучасних методик і технологій створення інформаційних систем не дає можливість отримати найбільш ефективні результати при розробці ЛІУС внаслідок того, що в цих методиках не враховується належним чином основні концепції логістики. Крім того, сучасні методики і технології створення інформаційних систем не дозволяють належним чином використовувати типові проектні рішення та автоматизувати роботи по створенню математичного забезпечення ЛІУС. Виходячи з цього визначена головна наукова проблема дисертаційної роботи і поставлені задачі дослідження, які полягають у розробці моделей, алгоритмів та програмних технологій розробки ЛІУС.

2. На підставі моделі процесу проектування інформаційних систем були визначені головні цілі створення і функціонування ЛІУС як мінімізація витрат або максимізація прибутків від діяльності основних логістичних підсистем ЛІУС, що проектується.

3. Відповідно з визначеними цілями створення і функціонування ЛІУС розроблена теоретико-категорна модель G(B), яка дозволяє описати ЛІУС та її головні підсистеми (закупівельна логістика, виробнича логістика, розподільча логістика, споживча логістика, логістика зберігання сировини і товарів, транспортна логістика) на етапі передпроектного обстеження об'єкту автоматизації.

4. Розроблені теоретико-категорні моделі G(AB) та G(A), які дозволяють описати ЛІУС під час аналізу і синтезу функціональної структури системи, що проектується, відповідно. Запропонований формалізований опис зв'язку цих моделей із моделлю G(B) як природного перетворення , яке визначене на відповідних функторах.

5. З врахуванням розроблених теоретико-категорних моделей визначені основні напрямки оцінювання економічної ефективності функціональної структури ЛІУС, що проектується.

6. Як засіб реалізації відповідного функтора, що зв'язує теоретико-категорні моделі ЛІУС гна різних етапах проектування, запропонован узагальнений алгоритм синтезу комплексу математичних моделей ЛІУС. Для опису результатів роботи цього алгоритму розроблена відповідна теоретико-категорна модель G(E_M).

7. Розроблений алгоритм проектування математичних моделей задач розподілу ресурсів як делалізуючий узагальнений алгоритм синтезу комплексу математичних моделей ЛІУС. Запропонований вдосконалений алгоритм перевірки отриманої математичної моделі задачі розподілу ресурсів на сталість до зміни її параметрів.

8. Для одержання практично значимих результатів розглянуті конкретні приклади використання відповідних моделей і алгоритмів при автоматизації діяльності відкритого акціонерного товариства "Харківаптека - 2".

Подані автором моделі і алгоритми розробки ЛІУС є функціонально закінченими для даного етапу досліджень і дає базис для подальшогопошуку рішень цієї наукової проблеми. Отримані в дисертаційній роботі результати є рішенням сформульованої в першому розділі наукової проблеми дослідження і представляють наукову і практичну цінність.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ АВТОРОМ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Левыкин В.М., Аль Салаймех С.А. Разработка функциональной структуры системы управления // Вестник Харьковского Государственного политехнического университета, 1999. - Вып. 42. - С. 3-6.

2. Евланов М.В., Пушкарев А.Н., Аль Салаймех С.А. Принципы предварительной оценки эффективности логистической информационной управляющей системы // Радиоэлектроника и информатика. - 1999. - № 4(9) - С. 119-123.

3. Левыкин В.М., Евланов М.В., Аль Салаймех С.А. Категорная модель логистической информационной управляющей системы торгового предприятия // Вестник Херсонского Государственного Технического Университета,. - № 1(7) - 2000. - С. 159-162.

4. Аль Салаймех Сафван, Калачева В.В. Моделирование оптимального распределения ресурсов в логистических системах // Вестник Харьковского Государственного политехнического университета, 2000. - Вып. 42. - С. 138-141.

5. Аль Салаймех Сафван. Функциональная структура специализированной информационной системы // 3-ій Міжнародний молодіжний форум "Радіоелектроніка і молодь у XXI столітті". - Харків, 1999. - Частина 2. - С. 109-112.

6. Авраменко В.П., Аль Салаймех Сафван, Тимошенко М.Н. Разработка устойчивого алгоритма оптимального распределения ресурсров в логистических системах // Тез. докл. Междунар. конф. "Теория и техника передачи, приема и обработки информации". - Харьков: ХТУРЭ - 2000. - С. 116-118.

АНОТАЦІЯ

Аль Салаймех С.А. Сафван. Моделі і алгоритми розробки логістичних інформаційно-управляючих систем. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.06 - Автоматизовані системи управління та прогресивні інформаційні технології. - Харківський державний технічний університет радіоелектроніки, Харків, 2001.

Дисертація присвячена питанням розробки математичних моделей опису ЛІУС, що проектується, на різних етапах проектних робіт і алгоритмів створення комплексу математичних моделей ЛІУС, що проектується. Запропоновані в роботі моделі дозволяють використовувати під час проектування типові формалізовані описи ЛІУС з використанням єдиного математичного апарату теорії категорій. Використання розроблених в роботі алгоритмів дозволяє автоматизувати проектування таких складних елементів ЛІУС, як математичні моделі задач розподілу ресурсів. В роботі показано використання запропонованих рішень при розробці ЛІУС для підприємства малого бізнесу.

Ключові слова: логістика, теорія категорій, модель логістичної інформаційно-управляючої системи, задача розподілу ресурсів, сталість до змін параметрів моделі, закупівельна логістика.

АННОТАЦИЯ

Аль Салаймех С.А. Сафван. Модели и алгоритмы разработки логистических информационно-управляющих систем. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.06 - Автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии. - Харьковский государственный технический университет радиоэлектроники, Харьков, 2001.

Диссертация посвящена вопросам разработки моделей и алгоритмов создания логистический информационно-управляющих систем, которые наилучшим образом учитывали бы основные концепции логистики. В соответствии с этим проведен анализ основных концепций логистики и существующих методик и технологий создания информационных систем. Выявлены основные недостатки данных методик и технологий, основными из которых являются неполное соответствие их концепциям построения логистических систем и слабая приспособленность к использованию типовых решений при построении информационных систем. В результате такого анализа определены основные задачи исследования: разработка теоретико-множественных и теоретико-категорных моделей функционирования логистических систем и их составных частей, усовершенствование математических моделей оптимального распределения ресурсов логистических систем в классе задач математического программирования, создание алгоритмов и элементов информационных технологий разработки математических моделей задач оптимального распределения ресурсов, апробация разработанных моделей и алгоритмов для повышения эффективности функционирования логистических систем малого бизнеса.

Во втором разделе обоснован выбор теоретико-категорной модели процессов проектирования информационных систем наилучшим образом отвечающей требованиям концепций логистики. В соответствии с данной моделью и особенностями логистики, которые были выявлены в первом разделе, сформулированы основные цели создания и эксплуатации ЛИУС как минимизация затрат или максимизация прибылей от функционирования таких основных подсистем ЛИУС, как закупочная логистика, производственная логистика, распределительная логистика, потребительская логистика, логистика хранения и транспортная логистика. В соответствии с данными целями разработана теоретико-категорная модель, которая позволяет описывать проектируемую ЛИУС на этапе предпроектного обследования объекта автоматизации и определен порядок работ по формированию данной модели. В соответствии с концепцией типизации проектных решений и принятой теоретико-категорной моделью процессов проектирования информационных систем предложены теоретико-категорные модели ЛИУС, которые описывают проектируемую систему на этапах анализа и синтеза функциональной структуры ЛИУС, структура и правила построения которых аналогичны структуре и правилам построения разработанной ранее модели. Для организации связи между моделями предложено естественное преобразование функторов, связывающих разработанные модели ЛИУС. Проанализированы существующие методики экономического оценивания и предложены основные направления оценивания экономической эффективности функциональной структуры ЛИУС.

В третьем разделе автором рассматриваются проблемы создания комплекса математических моделей ЛИУС. Предложена теоретико-категорная модель ЛИУС, которая используется при описании системы в процессе создания математического обеспечения ЛИУС и определены характеристики функтора, связывающего данную модель с разработанными ранее теоретико-категорными моделями ЛИУС. Как реализация данного функтора, в работе предложен обобщенный алгоритм синтеза комплекса математических моделей, использующий разработанные модели ЛИУС. В качестве результатов работ по детализации данного алгоритма в работе рассматривается алгоритм создания математических моделей задач распределения ресурсов как задач математического программирования. Также предложен алгоритм проверки полученных математических моделей задач распределения ресурсов на устойчивость к изменениям их параметров.

В четвертом разделе показано использование разработанных моделей и алгоритмов создания ЛИУС при автоматизации предприятия малого бизнеса. Теоретико-категорные модели рассматриваются применительно к подсистеме закупочной логистики. Разработана математическая модель и программная реализация задачи распределения ресурсов при планировании закупок лекарственных препаратов.

Ключевые слова: логистика, теория категорий, модель логистической информационно-управляющей системы, задача распределения ресурсов, устойчивость к изменениям параметров модели, закупочная логистика.

ABSTRACT

Al Salaimeh S.A. Safwan. Models and algorithms of logistics informational - managing systems development. - Manuscript.

Thesis for a candidate's degree by specialty 05.13.06 - Automated control systems and progressive information technologies. - Kharkov state technical university of radioelectronics, Kharkov< 2001.

The thesis is devoted to problems of development of mathematical models of the description designed LIMS at different stages of design work and algorithms of creation of a complex of mathematical models designed LIMS. The models, offered in work, allow to use during designing the typical formalized descriptions LIMS with use of a uniform means of the theory of categories. The use of the algorithms, developed in work, allows to automate designing such complicated elements LIMS, as mathematical models of problems of resources. In work the use of offered solutions for want of to development LIMS for the enterprise of small business is shown.

Key word: the logistics, theory of categories, model logistics informational - manages systems, problem of resource allocation, stability to modifications of parameters of a model, purchasing logistics.

Размещено на Allbest.ru

...