Моделі та інформаційна технологія підтримки прийняття рішень в управлінні судноремонтом

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

ХЕРСОНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

05.13.06 - Інформаційні технології

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Моделі та інформаційна технологія підтримки прийняття рішень в управлінні судноремонтом

Терещенкова Оксана Вікторівна

Херсон - 2011

Дисертацією є рукопис

Робота виконана у ВНЗ «Херсонський державний морський інститут»

Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України.

Науковий керівник - кандидат технічних наук, доцент

Бень Андрій Павлович,

проректор з науково-педагогічної роботи

ВНЗ «Херсонський державний морський інститут»

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

Коваленко Ігор Іванович,

Чорноморський державний університет ім. П.Могили,

професор кафедри інтелектуальних інформаційних систем.

доктор технічних наук, професор

Соколова Надія Андріївна,

завідувач кафедри економічної кібернетики

Херсонського національного технічного університету.

Захист відбудеться «04» червня 2011 року об 1100 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д67.052.01 Херсонського національного технічного університету за адресою: 73008, м. Херсон, Бериславське шосе, 24, корпус 3, ауд. 320.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Херсонського національного технічного університету за адресою: м. Херсон, Бериславське шосе, 24.

Автореферат розіслано «03» травня 2011 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради А.М. Бражник

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Останнім часом значно зросла потреба в автоматизації судноремонтних підприємств. Подібна ситуація виникла як у зв'язку із загальними тенденціями зростання обсягів судноремонтного виробництва в Україні, так і з новими управлінськими можливостями, які надають сучасні інформаційні технології. У цей час багато судноремонтних підприємств перебувають на порозі нового етапу розвитку: збільшуються темпи й обсяги виробництва, виникають нові джерела цільового фінансування, надходять складні замовлення на судноремонтні роботи. Це не тільки збільшує шанси на виживання, але й загострює галузеву конкуренцію. Кожне підприємство прагне підвищити свою привабливість для потенційного замовника та інвестора шляхом підвищення рівня своїх конкурентних переваг. До числа програм розвитку підприємства належать такі напрямки, як: організація ефективної роботи, пов'язаної з технологічною підготовкою, оптимізація виробництва, організація ефективної складської діяльності, управління фінансовими, виробничими й кадровими ресурсами, формування інструментарію, що дозволяє управляти собівартістю проекту й термінами його реалізації.

Для ефективної роботи судноремонтного підприємства велике значення має організація прийняття оперативних рішень щодо процесу судноремонту та стабільного завантаження ремонтних ділянок.

Відомо, що при виборі методів і підходів автоматизації планування судноремонтної діяльності необхідно враховувати багато основних факторів, які оптимізують процес судноремонту, враховують критерії оптимальності та наявні обмеження.

Тому виникає необхідність створення автоматизованої системи підтримки прийняття рішень (СППР) для управління судноремонтом. Якість СППР залежить від даних, на підставі яких приймаються рішення; аналітичних методів, що використовуються, і моделей обробки й аналізу даних; адекватності використання інструментальних засобів задачам прийняття рішень.

Розвиток сучасних СППР засновано на роботах вчених, що зробили вагомий внесок у розвиток теорії прийняття оптимальних рішень для ряду прикладних задач: О.М. Аверкіна, В.М. Вагіна, Г.О. Наумова, Ф.І. Перегудова, Г.С. Поспєлова, О.І. Ларичева, М.З. Згуровського, П.І. Бідюка, В.Є. Ходакова, Н.Д. Панкратової та інших.

Питання створення автоматизованих інформаційних систем для вирішення різних проблем суднобудування та судноремонту розглядалися в роботах Б.А. Бугаєнко, С.В. Драгана, І.І. Коваленко, В.Я. Саганя та інш. Але окремі питання, пов'язані з автоматизацією управління судноремонтом, не є остаточно вирішеними, тому потребують подальших досліджень.

У дисертаційній роботі поставлено та вирішено актуальну науково-практичну задачу розробки та створення моделей та інформаційної технології підтримки прийняття рішень з управління судноремонтними процесами, що відбуваються в умовах нечіткої вхідної інформації про технічний стан суден, що ремонтуються, та варіабельності термінів виконання ремонтних робіт.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Основні наукові результати дисертації отримано в процесі виконання науково-дослідних робіт, що проводились у ВНЗ «Херсонський державний морський інститут» за держбюджетними темами: «Інформаційна система адаптивного планування судноремонтних робіт» (№ ДР 0110U002290 - 2010-2011 рр.); «Розробка системи підтримки прийняття рішень для управління процесом судноремонту» (№ ДР 0109U001591 - 2009-2011 рр.)

Мета і завдання дослідження - підвищення ефективності процесу підготовки та прийняття рішень в управлінні судноремонтом, розробка моделей управління судноремонтними роботами та створення на їх основі інформаційної системи підтримки прийняття рішень для оперативного управління виробничими процесами судноремонтного підприємства.

Для досягнення мети дослідження поставлені і розв'язані наукові і практичні завдання:

- згідно з обраними критеріями зроблено порівняльний аналіз існуючих систем підтримки прийняття рішень для управління судноремонтними підприємствами;

- побудовано інфологічну модель судноремонтного процесу та визначено принципи управління ним в умовах неповноти вхідної інформації про технічний стан судна та варіабельність виконання ремонтних робіт;

- на основі системного підходу до створення інформаційної технології управління судноремонтним процесом визначено принципи раціонального формування та прогнозованого керування ремонтними графіками;

- розроблено методику адаптованого управління судноремонтом в умовах динаміки ремонтних робіт при одночасних розпланованих замовленнях; судноремонтний варіабельність керування

- розроблено модель прийняття рішень при плануванні ремонтних замовлень з урахуванням ієрархії задач управління;

- розроблено інформаційну технологію оперативного управління судноремонтом, адаптовану до розпараллелювання ремонтних робіт;

- здійснено апробацію працездатності запропонованих моделей та на їх основі створено СППР управління судноремонтним процесом, що функціонує в умовах використання гнучких ремонтних графіків.

Об'єктом дослідження є процеси прийняття рішень з планування та управління ремонтними роботами на судноремонтних підприємствах.

Предметом дослідження є моделі та інформаційна технологія підтримки прийняття рішення в управлінні судноремонтом.

Методи дослідження. При вирішенні поставлених задач у дисертаційному дослідженні використано методи мережевого планування, метод аналізу ієрархій, теорію прийняття рішень, методи багатокритеріальної оптимізації, математичний апарат теорії нечітких множин.

Наукова новизна отриманих результатів. У результаті проведених досліджень одержані наступні наукові результати:

На основі економічних, технологічних та строкових критеріїв побудовано інфологічну модель управління судноремонтним процесом, що реалізує принципи динамічного адаптованого управління в умовах розпаралелювання ремонтних робіт за замовленнями, та запропоновано інформаційну технологію оперативного управління судноремонтним підприємством.

Вперше запропоновано використання ієрархічного підходу оцінювання альтернатив для прийняття оперативних управлінських рішень у судноремонтній галузі, який полягає у знаходженні необхідних альтернатив (графіків ремонту) з урахуванням інтересів різних управлінських рівнів.

Вперше розроблено модель підтримки прийняття рішень для оперативного управління судноремонтним процесом в умовах неповноти вхідних даних про технічний стан судна.

Одержали подальший розвиток теоретичні основи оперативного управління процесами судноремонту при наявності обмежень на ресурси і терміни виконання замовлень.

Розроблено модифікований метод мережевого планування, що враховує неповноту вхідних даних і варіабельність термінів виконання робіт.

Удосконалено методику пошуку оптимального ремонтного графіку, що враховує цілі усіх рівнів ієрархії управління судноремонтом при нечіткій вхідній інформації.

Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що використання розроблених моделей, методів і алгоритмів дозволяє підвищити ефективність управління і якість виконання судноремонтних робіт. Прозорість процесу ремонту та різні рівні планування (щомісячне, щоквартальне, щорічне) дозволять скоротити терміни ремонту суден за рахунок прогнозованого планування своєчасного постачання матеріалів та вивільнення фахівців для конкретного виду робіт. Значно скорочується час на створення ремонтних відомостей, система дозволяє визначити збої в роботі підрозділів, порівнювати планові витрати з фактичними на кожному етапі ремонту. Запропоновану в роботі СППР реалізовано у вигляді програмного модуля та впроваджено на Херсонському судноремонтному заводі ім. Комінтерна. Модуль підтримки прийняття рішень дає можливість оцінки важливості прийнятих рішень залежно від управлінського рівня ієрархії.

Результати дисертаційної роботи використовуються в навчальному процесі кафедри «Інформаційні технології, комп'ютерні системи та мережі» і кафедри «Експлуатація суднових енергетичних установок та загальноінженерної підготовки» ВНЗ «Херсонський державний морський інститут» при підготовці навчальних курсів з предметів: «Технічне обслуговування і ремонт суднових технічних засобів», «Інформатика в судновій енергетиці», «Організація й технологія судноремонту».

Особистий внесок здобувача. Усі основні результати, що складають основний зміст дисертаційної роботи, отримані автором самостійно. У працях, написаних у співавторстві, внесок здобувача слід визначати таким чином: у роботі [1] - розробка вимог до інформаційної системи управління судноремонтом; у роботі [2] - аналіз та узагальнення особливостей управління судноремонтом, що дозволило визначити найбільш раціональну структуру СППР; у роботі [3] - узагальнено невизначеності при управлінні судноремонтними роботами, запропоновано структуру ієрархії управління судноремонтним процесом; у роботі [4] - запропоновано комбіновані мережеві методи планування, придатні для використання в інформаційних системах керування судноремонтом в умовах неточності інформації про поточний стан судна; у роботі [12] - запропоновано інформаційну модель процесу управління у судноремонтній галузі. Інші праці написані автором самостійно.

Апробація результатів дослідження. Результати роботи та її основні положення доповідалися на: першій та другій Міжнародних наукових конференціях «Інтелектуальні системи прийняття рішень та прикладні аспекти інформаційних технологій» (ISDMIT-2005, ISDMIT-2006), м. Євпаторія; IV Міжвузівській науково-практичній конференції «Науковий потенціал вищої школи» (2008), м. Миколаїв; Міжнародній науково-практичній конференції «Математичне та програмне забезпечення інтелектуальних систем» (2008, 2009) м. Дніпропетровськ; Міжнародній науково-практичній конференції «Проблеми розвитку транспорту в умовах економічної кризи» (2010), м. Київ.

Публікації. Основні результати дисертації опубліковані у 12 наукових працях, у тому числі 6 статей - у виданнях, які внесено до переліку ВАК України.

Структура й обсяг роботи. Дисертаційна робота складається зі вступу, переліку умовних позначень, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел з 190 найменувань, містить 180 сторінок основного тексту, 28 рисунків, 10 таблиць.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовано мету й завдання дослідження, спрямовані на вирішення проблем управління судноремонтом, викладено основні положення, які виносяться на захист, наведені відомості про зв'язок роботи з науковими програмами, розкрито наукову новизну та практичну цінність отриманих результатів.

У першому розділі проаналізовано сучасний стан створення інформаційних систем управління судноремонтними роботами.

Аналіз існуючих інформаційних систем управління судноремонтним підприємством показує, що у поточному стані робіт з даної предметної області можна виділити два основних напрямки: розробка спеціалізованих систем управління судноремонтом та впровадження традиційних багатопрофільних програмних систем. У першому напрямку слід відзначити системи «МАРТ», «TRIM», «Marine 2000», у другому застосовуються універсальні корпоративні інформаційні системи типу: «Галактика», «Парус», «1-С Підприємство» та інші. Зазначені системи через свою багатофункціональність і універсальність не мають можливості відобразити увесь спектр виробничих функцій, не враховують у повному обсязі особливості судноремонту. Загальним недоліком визначених систем є відсутність у них модулів підтримки прийняття рішень, що істотно обмежує їх функції та не дає можливість здійснювати оперативний аналіз і контроль за станом виробничого процесу. На практиці, при вирішенні завдань управління судноремонтом необхідно вводити багато непрогнозованих параметрів, точні значення яких неможливо визначити заздалегідь. Таким чином, задача управлінням судноремонтом вирішується в умовах часткової невизначеності вхідних даних.

Недоліки існуючих інформаційних систем управління судноремонтом обумовлюють необхідність створення для вказаних цілей нових спеціалізованих інтелектуальних інформаційних систем управління.

У дисертаційній роботі для створення системи підтримки прийняття рішень управління судноремонтом сформовано модель технологічного циклу виконання судноремонтного замовлення у вигляді схеми із зворотним зв'язком, рис. 1:

Рис. 1. Узагальнена принципова схема виконання судноремонтного замовлення

Ремонтний заказ Z може бути поданий у вигляді:

,	(1)

де - кількість ремонтних замовлень; - ідентифікатор виду ремонтного замовлення;  вартість ремонтного замовлення; - вхідні параметри ремонтного замовлення, до яких відносяться: проект судна, що ремонтується або його вузли, перелік ремонтних робіт; - вихідні характеристики отриманих графіків ремонту, такі як трудомісткість, тривалість, витрати на матеріали, запчастини, енергетичні ресурси, собівартість виконання операцій; - впливи зовнішнього середовища, у тому числі зміни вимог правил ремонту, застосування різних технологій, устаткування й оснащення для виконання ремонтних робіт, постановка у ремонт нових конструкцій; - внутрішні властивості ремонтного замовлення, виконавці робіт, цехи та ділянки;  - послідовність виконання ремонтних робіт замовлення.

У якості ремонтного замовлення розглядається сукупність значень параметрів, що характеризують ремонтні роботи на суднах, а як виходи - сукупність значень параметрів, які характеризують ремонтні графіки на замовлення, що надійшли.

Впливи зовнішнього середовища на ремонтне замовлення можуть мати випадковий характер і проявлятись у зміні .

Для управління представленими судноремонтними замовленнями враховуються наявні виробничі, трудові й матеріальні ресурси судноремонтного підприємства, а також наступні чинники:

- паралельне планування фронту ремонтних робіт при гнучкому розподілі замовлень і ресурсів між ними відповідно до пріоритетів;

- оперативне формування ремонтних графіків з урахуванням фінансових показників;

- виявлення проблемних ситуацій при виконанні ремонтного замовлення, оперативна корекція ремонтних графіків з урахуванням нових умов виробництва або потреб замовника.

У процесі вибору найкращого ремонтного графіку необхідно враховувати тільки припустимі значення, що відповідають характеристикам наявних замовлень. При виконанні ремонтних замовлень виникає необхідність дотримання певних обмежень, пов'язаних зі специфікою роботи підприємства:

1. Обмеження на ресурси, які використовуються при виконанні ремонтних замовлень, визначаються функцією наявності ресурсів. Тоді обмеження на розподіл ресурсів при виконанні замовлень мають вигляд:

	(2)

2. Тимчасові обмеження визначаються функцією наявності відхилень за часом закінчення ремонтного замовлення:

	(3)
де - фактична дата закінчення ремонтного замовлення; - запланована дата закінчення ремонтного замовлення.

3. Обмеження на обсяги фінансування:

	(4)

4. Технологічні обмеження визначаються функцією технологічних переходів:

Судноремонтне підприємство обробляє багато замовлень, тому для рівномірного завантаження й дотримання планів проведення ремонтних робіт необхідно враховувати наступні критерії: максимізація використання виробничих потужностей, дотримання технологічних послідовностей виконання робіт, мінімізація відхилень від ремонтного графіку, мінімізація витрат ресурсів, максимальний прибуток від виконання замовлення.

Аналіз завдань прийняття рішень на судноремонтному підприємстві дозволяє стверджувати, що найточніше їх можна представити у вигляді задач математичного програмування, але при цьому необхідно брати до уваги неповноту та неточність вихідних даних про стан судна, що ремонтується.

У другому розділі формалізовано задачі управління судноремонтним процесом. Виділено основні рівні процесу прийняття управлінських рішень, на яких виникає необхідність прийняття рішень з вибору оптимальних ремонтних графіків (альтернатив), рис. 2:

Рис. 2. Рівні прийняття управлінських рішень

Кожне ремонтне замовлення розглядається як система, що будується із двох складових - набором робіт та технологічних переходів між ними, рис. 3.

Рис. 3. Схема планування графіків ремонту на підприємстві

	(5)

де D - множина елементів річного графіку ремонту; D1 - елементи першого рівня (цехові графіки ремонту на окремі замовлення ); D2 - елементи другого рівня (графіки ремонту на окремі ділянки).

Технологічні зв'язки між роботами на різних рівнях:

	(6)

де - послідовності робіт на першому рівні; - послідовності робіт на другому рівні.

У дисертаційному дослідженні розглянуто приклад розподілу річного графіку по рівнях виконання замовлень. Кінцевими є дільничні графіки. Для розрахунку графіків запропоновано використання методу критичного шляху з накладенням на нього нечіткості вхідних даних, яка з'являється вже на рівні цехів.

Метод критичного шляху забезпечує використання логічної системи координат і точної термінології для аналізу й обговорення замовлення. Використання цього методу призводить до впровадження детального планування проектів, що забезпечує стандартні формати для планової документації.

Вхідну множину робіт замовлень приймаємо як , сформовану з попередніх кошторисів на отримані замовлення. Кожне замовлення складається як множина:

,	(7)

де n - загальна кількість робіт у замовленні ; - кошторисна вартість роботи [грн]; - кількість працівників, задіяних на виконання роботи [чол.]; - граничний термін виконання роботи [день, місяць, рік]; - тривалість роботи [календ. дн.]; - плановий період виконання роботи, заданий діапазоном =[день, місяць, рік]; i - коефіцієнт збільшення вартості роботи при її затримці.

Задача оптимізації управління судноремонтом належить до класу складних багатокритеріальних оптимізаційних задач.

Рішення з управління ремонтним процесом будуються та корегуються на основі побудованих і вчасно скоректованих графіків ремонтів. Тому важливим є процес побудови і подальшого корегування графіку ремонту, як на окреме замовлення, так і для підприємства в цілому на певний період.

Замовлення на ремонтні роботи можна представити у вигляді мережі без контурів з правильною нумерацією вершин. Серед множини вершин виділено входи й виходи мережі. Дуги мережі відповідають певній ремонтній роботі, а вершини - подіям (моментам закінчення однієї або декількох робіт). У чіткому випадку для кожної ремонтної роботи (i; j) задається її тривалість .

Ремонтне замовлення характеризується нечіткою інформацією щодо тривалості строків виконання окремих етапів ремонту, що задані функціями належності тривалості робіт (i, j), i, j U, яка може бути отримана від експертів у процесі виконання ремонтних робіт.

Функції належності нечіткого раннього часу здійснення події , нечіткої довжини критичного шляху , нечіткого пізнього часу здійснення подій , нечіткої довжини максимального шляху з вершини та нечітких повних резервів часу - опишемо наступними формулами (ранні часи здійснення подій - входи мережі передбачаються чіткими та рівними нулю):

	(8)
	(9)
де	(10)
	(11)
	(12)

У представлених вище формулах допускається, що для .

Вводимо позначення

для ,	(13)

де вектор такий, що для . Коли , тобто для , будуємо по вектору вектор . Знаходимо й , які дадуть:

.

Якщо , . Якщо, то:

інакше .

При виконанні нерівності (13) і для , отримаємо:

	(14)

Після перетворень, отримаємо:

,	(15)
.	(16)

У формулі (15) при обчисленні для кожного припустимого j при фіксованому t відбувається оптимізація однієї змінної при знаходженні і оптимізація за двома змінними при знаходженні , що дозволяє реалізувати простіші й ефективніші алгоритми знаходження .

Величину можна інтерпретувати як ступінь належності i-ї роботи критичному шляху, . При виконанні замовлення першочергова увага повинна приділятися подіям, у яких ступені належності критичному шляху дорівнюють одиниці або близькі до неї.

Комплексна оптимізація мережевих моделей полягає у знаходженні оптимальних співвідношень показників витрат економічних ресурсів та термінів виконання запланованих робіт відповідно до певних виробничих критеріїв та обмежень. Оптимізація ремонтного графіку на замовлення є процесом поліпшення виконання всього комплексу робіт з використанням наявних матеріальних, фінансових та трудових ресурсів, що призводить до скорочення тривалості ремонту.

Третій розділ присвячено розробці алгоритмів вирішення задач багатокритеріального вибору побудованих альтернатив, представлених графіками ремонтів. Система критеріїв повинна мати комплексний характер порівняння альтернатив, виходячи з особливостей графіків ремонту. Таке порівняння проводиться за наявності великої кількості якісних та кількісних критеріїв і показників, що може бути реалізовано у рамках застосування методу аналізу ієрархій Т.Сааті. Для вирішення завдання знаходження ефективності альтернатив (графіків ремонту), упорядкованих у процесі методу аналізу ієрархій, використовуємо метод скалярних згорток. У процесі формування графіків установлюється баланс у пріоритетах за різними напрямками з урахуванням ресурсних та термінових обмежень, визначаються пріоритети та вносяться відповідні зміни до графіків ремонтів.

Сформовані графіки ремонтів на замовлення подано як множини альтернативних варіантів їх виконання, що відрізняються за показниками термінів, фінансів та ресурсів (множина - альтернативні графіки виконання ремонтних замовлень). Зазначені множини графіків є базою для створення оптимальних графіків виконання ремонтних робіт для кожного замовлення, які визначаються шляхом звуження множини при накладанні на неї множини оціночних критеріїв на кожному управлінському рівні. Алгоритм формування таких графіків складається з трьох етапів, наведених на рис. 4.

Рис. 4. Алгоритм формування оптимальних графіків виконання замовлень

На першому етапі визначається кількість ремонтних замовлень та проект річного графіку ремонтів. На другому етапі виконується оцінка ефективності створених графіків ремонтів за допомогою заданої множини критеріїв з урахуванням пріоритетів виконання робіт на різних рівнях. Процес вибору варіантів управлінських рішень здійснюється відповідно до принципів багатокритеріальної оптимізації шляхом формування узагальненого критерію. На третьому етапі здійснюється вибір остаточних варіантів графіків ремонтів. Даний етап дозволяє проаналізувати різні комбінації варіантів управлінських рішень, які можуть бути реалізовані для досягнення цілей підприємства в умовах обмежень, що накладаються.

Для сформованої множини вибраних графіків виконання ремонтних замовлень, можемо визначити ефективність їх використання з позицій роботи підприємства в цілому. У процесі прийняття рішень можуть використовуватись критерії, оцінка яких змінюється у певному діапазоні, не наближаючись до гранично-допустимих значень (це може призвести до критичних наслідків для об'єкта). Для такого класу альтернатив (графіків ремонту) при одержанні інтегральних оцінок доцільно застосовувати метод скалярних згорток. Застосований алгоритм вкладених скалярних згорток є ітераційною послідовністю операцій скалярної згортки векторних критеріїв кожного рівня управлінської ієрархії, починаючи з нижнього (бригади, ділянки) і закінчуючи верхнім (керівник підприємства), з урахуванням векторів пріоритету. Якість альтернативи визначається ієрархічною системою векторів:

,	(17)

де - вектор критеріїв на -му рівні ієрархії, - кількість оцінюваних властивостей рівня ієрархії.

Важливість (значущість) кожного з компонент критерію -го рівня при оцінці -ї властивості j-го рівня характеризується коефіцієнтами пріоритету управлінського рівня, сукупність яких становить систему векторів пріоритету:



.	(18)

Для досягнення поставленої мети з вибору необхідного управлінського рішення треба з наявних альтернатив вибрати кращу, знайти аналітичну оцінку y* та якісно оцінити ефективність даної альтернативи.

Алгоритм вирішення задачі методом вкладених скалярних згорток здійснюється на основі обраної схеми компромісів

,	(19)

а пошук оцінки ефективності всієї ієрархічної системи (альтернативи) у цілому виражається задачею визначення скалярної згортки критеріїв на верхньому рівні ієрархії: .

При використанні рекурентної формули (19) важливим є раціональний вибір схеми компромісів. Для методу вкладених скалярних згорток прийнятною є нелінійна схема компромісів. Передумовою для її застосування є те, що всі часткові критерії підлягають мінімізації, не є негативними і є обмеженими:

,	(20)

де А - вектор обмежень.

Оцінка k-ї властивості альтернативи на j-му рівні ієрархії із застосуванням нелінійної схеми компромісів має вигляд:

,	(21)

де критерії -го рівня нормовані по формулі . Таким чином, - компоненти нормованого вектора , що беруть участь в оцінці -ї властивості альтернативи на -м рівні ієрархії; - їхня кількість; - число оцінюваних властивостей на -м рівні.

Коефіцієнти пріоритету - це формальні параметри, що виражають переваги особи, що приймає рішення (ОПР) для даного управлінського рівня. Визначення коефіцієнтів на кожному рівні ієрархії виконується шляхом експертного оцінювання по шкалі балів.

Областю визначення коефіцієнтів пріоритету є симплекс:

.	(22)

Таке нормування виконується, якщо коефіцієнти пріоритету визначити за формулою:

,	(23)

де - -я компонента вектора пріоритету критерію на -м рівні ієрархії при розрахунку оцінки ефективності -ї властивості j-го рівня; - оцінка значущості -ї властивості -го рівня для -ї властивості -го рівня.

Далі формулюється й вирішується багатокритеріальна задача без пріоритетів, коли ОПР вважає, що всі параметри значущості для всіх властивостей альтернативи однакові. У цьому випадку використовується проста скалярна згортка за нелінійною схемою компромісів в уніфікованій формі.

Конструкція нелінійної схеми компромісів дає можливість нормувати згортку (22) не до максимального (що у цьому випадку важко), а до мінімального значення згортки критеріїв. Найкращими для мінімізуючих критеріїв є їхні нульові значення. Прийнявши у формулі (19)

,	(24)

з огляду на нормування (21), одержимо

Здійснивши нормування до мінімального значення:

,	(25)

що дає відносний, але максимізуючий критерій для j-го рівня. При цей критерій звертається в нуль, а при він спрямовується до одиниці. Для одержання необхідного мінімізованого відносного критерію приймемо:

,	(26)

і остаточний вираз для рекурентної формули розрахунку аналітичних оцінок властивостей альтернатив на всіх рівнях ієрархії набуває вид:

.	(27)

Якісну (лінгвістичну) оцінку альтернативи отримуємо зіставленням аналітичної оцінки зі зверненою нормованою фундаментальною шкалою.

Таким чином, оцінюючи альтернативи знизу до гори, на кожному наступному рівні, одержуємо кількісну оцінку ефективності формування оптимальної стратегії виконання ремонтних робіт у розрізі бригади, ділянки, цеху та підприємства в цілому.

Четвертий розділ присвячено побудові інформаційної системи підтримки прийняття рішень для розв'язання задач управління судноремонтним процесом. Розроблено інформаційну технологію аналізу данних, необхідних для управління виробничим процесом та інформаційну технологію побудови графіків ремонтів. Схему СППР наведено на рис. 5:

Рис. 5. Структурно-функціональна схема СППР управління виробництвом

Система складається з: бази моделей та бази даних. База моделей включає набір моделей, розглянутих у дисертаційному дослідженні: модель нечіткого критичного шляху та модель багатокрокового прийняття рішень на основі методу аналізу ієрархій. Для побудови бази даних розроблено її інфологічну та концептуальну моделі вихідних даних з виконання ремонтного замовлення.

Розроблена СППР дозволяє здійснювати адаптивне управління ходом виконання ремонтних робіт згідно з інформацією, що отримується в процесі дефектації вузлів і агрегатів суден. СППР забезпечує раціональне завантаження ремонтних підрозділів підприємства у відповідності із змінами, необхідність внесення яких обумовлена зовнішніми чинниками та потребою одночасного виконання кількох ремонтних замовлень.

Впровадження запропонованої інформаційної технології підтримки прийняття рішень спрощує планування процесів судноремонту на підприємстві. Практичне впровадження розробленої автором СППР дозволило скоротити терміни виконання ремонтних робіт та підвищити рівень завантаження ремонтних підрозділів підприємства.

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі вирішено важливе науково-практичне завдання розробки моделей та інформаційної технології управління судноремонтними процесами в умовах нечіткої вхідної інформації про стан об'єктів ремонту та варіабельності термінів виконання ремонтних робіт:

1. Виконано аналіз і структуризацію проблеми управління судноремонтним підприємством, визначені принципи її розв'язання. Задача виконання виробничого замовлення сформульована як задача багатокритеріальної оптимізації. Проведено огляд та аналіз моделей, інформаційних технологій і існуючих систем автоматизації та прийняття рішень у судноремонтній галузі, на основі якого виявлено, що рівень інформатизації процесу прийняття рішення на судноремонтному підприємстві не задовольняє сучасним вимогам керівника через відсутність спеціалізованого інструментарію підтримки прийняття рішень.

2. Запропоновано новий підхід та інформаційну технологію до використання комбінованих мережевих методів планування в судноремонті, що дозволяє найбільш повно реалізувати адаптивні можливості ремонтних графіків в умовах невизначеності впливу внутрішніх та зовнішніх факторів.

3. Розроблено метод визначення нечіткого критичного шляху в системі підтримки прийняття рішень при управлінні судноремонтом. Використання даного методу дозволяє оптимізувати співвідношення між показниками витрат економічних ресурсів і термінами виконання запланованих робіт стосовно вибраних виробничих критеріїв та замовлень.

4. Вперше для судноремонтного підприємства розроблено модель підтримки прийняття рішень на основі методу аналізу ієрархій, який передбачає багатокритеріальний вибір альтернативних рішень у залежності від факторів, що впливають на виробничий процес.

5. Розглянуто рівні управлінської ієрархії виробничого процесу і їх взаємодію. Задачу прийняття рішення на кожному управлінському рівні розглянуто як багатокритеріальну. Визначено можливі ризики й невизначеності, що виникають у процесі виконання ремонтного замовлення при застосуванні СППР.

6. Одержали подальший розвиток моделі прийняття рішень для завдань автоматизації функцій організаційно-управлінського характеру. На їх основі створено СППР управління виробництвом у цілому, що дозволяє підвищити якість прийнятих управлінських рішень за рахунок підвищення їх оперативності.

7. Достовірність отриманих результатів підтверджується коректним використанням методів дослідження та впровадження розробленої системи підтримки прийняття рішень на Херсонському суднобудівельно-судноремонтному заводі ім. Комінтерна. Використання системи дозволило скоротити терміни виконання ремонтних замовлень на 10-15% та підвищити рівень завантаження ремонтних підрозділів підприємства.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ З ТЕМИ ДИСЕРТАЦІЇ

Бень А.П., Автоматизированная информационная система по управлению процессом судоремонта / А.П. Бень, О.М. Безбах, О.В. Терещенкова // Вестник Херсонского государственного технического университета, 2004. - № 1 (19). - С. 281-285

Бень А.П., Использование метода анализа иерархий для принятия решений в сфере судоремонта / А.П. Бень, О.В. Терещенкова // Вестник Херсонского национального технического университета, 2009. - № 1 (34). - С. 434-437.

Терещенкова О.В., Использование системы поддержки принятия решений в управлении судоремонтным предприятием

Терещенкова О.В., Модель выбора альтернативных ремонтных графиков судоремонтного предприятия / О.В. Терещенкова // Проблеми інформаційних технологій, 2010. - № 1 (007). - С. 57-61

АНОТАЦІЯ

Терещенкова О.В. Моделі та інформаційна технологія підтримки прийняття рішень управління судноремонтом. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.06 - інформаційні технології. - Херсонський національний технічний університет, Херсон, 2011.

Дисертацію присвячено вирішенню актуальної проблеми розробки і створення моделей та інформаційної технології підтримки прийняття рішень з управління судноремонтними процесами, що відбуваються в умовах нечіткої вхідної інформації про технічний стан суден, що ремонтуються, та варіабельність термінів виконання ремонтних робіт.

У роботі досліджено процес управління судноремонтом та визначено ієрархію задач управління. Класифіковано критерії, за допомогою яких можна оцінити ефективність виконання судноремонтних робіт. На основі економічних, технологічних та строкових критеріїв побудовано інфологічну модель управління судноремонтним процесом, що реалізує принципи динамічного адаптованого управління в умовах розпаралелювання ремонтних робіт за замовленнями, та запропоновано інформаційну технологію оперативного управління судноремонтним підприємством.

Запропоновано використання ієрархічного підходу оцінювання альтернатив для прийняття управлінських рішень у судноремонтній галузі. Розроблено модифікований метод мережевого планування, що враховує неповноту вхідних даних і варіабельність термінів виконання робіт, та удосконалено методику пошуку оптимального ремонтного графіку, що враховує цілі усіх рівнів ієрархії управління судноремонтом при нечіткій вхідній інформації.

На основі запропонованих моделей розроблено СППР з управління судноремонтом, яку впроваджено на судноремонтно-суднобудівному заводі ім. Комінтерна м. Херсона.

Ключові слова: судноремонтний процес, ремонтний графік, багатокритеріальна оптимізація, мережеві методи планування, метод нечіткого критичного шляху, система підтримки прийняття рішень.

АННОТАЦИЯ

Терещенкова О.В. Модели и информационная технология поддержки принятия решений управления судоремонтом. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности: 05.13.06 - информационные технологии. - Херсонский национальный технический университет, Херсон, 2011.

Диссертация выполнена с целью повышения эффективности и оперативности управления судоремонтным предприятием. Работа посвящена повышению качества принятия решений в управлении производственными процессами. Основными характеристиками систем данного класса является наличие собственных критериев управления, неопределенность параметров, иерархическая структура управления.

Актуальность диссертационной работы определяется необходимостью внедрения в производство систем поддержки принятия решений для управления процессами судоремонта. Проведен анализ существующих информационных систем управления судоремонтными предприятиями, выявлены их недостатки, показано, что задача управления судоремонтом решается в условиях частичной неопределенности исходных данных о техническом состоянии судна.

В ходе теоретических исследований предложена структура информационной системы поддержки принятия решений. Исследованы особенности функционирования системы поддержки принятия решений в условиях нечеткости исходных данных о состоянии ремонтного заказа, определены основные факторы, снижающие эффективность существующих моделей принятия решений, и предложены модели поддержки принятия решений путем оценки объективных показателей, влияющих на ремонтный процесс. Для построения ремонтных графиков и их оптимизации предложено использование метода критического пути с учетом неопределенности длительности сроков ремонта. Ремонтный график рассматривается на трех управленческих уровнях.

На основе рассмотренных моделей разработан комплекс программных модулей реализующих алгоритмы и методы предварительной обработки данных, проверки результатов, которые позволяют сформировать ремонтный график и провести его анализ. Ремонтные графики строятся в виде сети, для которой рассчитывается критический путь.

Результаты работы проверены и подтверждены практическим внедрением на судоремонтном предприятии. Предложена схема управления судоремонтным производством с использованием трехуровневой модели управления, которая позволяет реализовать оперативное управление ходом выполнения ремонтных работ и осуществлять корректировку ремонтных графиков в зависимости от складывающейся ситуации в производственном процессе.

Создан программный инструментарий - пакет программных модулей, который внедрен на судостроительном, судоремонтном заводе им. Коминтерна г. Херсона.

Ключевые слова: судоремонтный процесс, ремонтный график, многокритериальная оптимизация, сетевые методы планирования, метод нечеткого критического пути, система поддержки принятия решений.

ABSTRACT

Tereschenkova O.V. Models and information technology decision support management in ship repair. - Manuscript.

Thesis for the degree of candidate of technical sciences in the specialty: 05.13.06 - Information Technology. - Kherson National Technical University, Kherson, 2011.

The dissertation was made to improve the effectiveness and efficiency of management shipyards. This work is dedicated to improving the quality of decision-making in management. The main characteristics of systems of this class are: the existence of its own criteria for the management of the system elements, the mutual influence of elements, the uncertainty of parameters, hierarchical management structure.

Relevance of the thesis is due to the need for the production of decision support systems for process automation, which makes automated control system adaptive. The analysis of the dockside in the contemporary socio-economic conditions that would facilitate the decision making process. A set of software modules implementing the algorithms and methods of data preprocessing, quality assessment models, test results, which allow you to analyze and get results in a convenient form.

The results of the verified and confirmed by the practical implementation of a dockyard. Proposed control scheme ship repair production using three-tier model of governance that allows for the operational management of progress of the repairs and to carry out an adjustment depending on the prevailing situation in the manufacturing process.

The system is implemented by constructing an integrated information environment. The architecture, data model, system model and language environment, the elements of the DSS module.

Created software tools - a package of software modules that are embedded in the dockyard of Kherson.

Keywords: Ship repairing process, Decision Support System (DSS), multicriterial optimization, network methods of planning, maintenance schedules, fuzzy critical path method.

Размещено на Allbest.ru

...