Реферат: Автоматизированное управление в технических системах

 

2.     Что такое комплексная задача управления и в чем состоит проблема ее декомпозиции?

 

Функция управления в сложных системах осуществляется управ­ляющей частью А с которой взаимодействует остальная управляемая часть В (рис. 1)

Как видно из структуры система состоит из управляющих   устройств и управляемых объектов. Такое выделение приводит  к  упрощению исследования системы.                               

Для управления современными объектами используется большое количество элементов (подсистем). Совокупность элементов, участвующих в управлении называется управляющим комплексом. Типичный управляющий комплекс состоит из элементов следующих типов (рис. 2):  D – датчики осведомительной информации; S – средства передачи информации; L- управляющие элементы; O – органы управления;- k, k1 - различные преобразующие и переходные устройства

Рис. 2

Роль элемента каждого типа в процессе функционирования ясна из его названия.

Управление сложной системой может быть централизованным

и децентрализованным. Централизованное управление предполагает концентрацию функций управления в одном центре сложной системы. Такая структура обладает рядом достоинств: I) позволяет доста­точно просто реализовать процессы информационного взаимодейст­вия; 2) создает принципиальную возможность глобально-оптималь­ного управления системой в целом; 3) исключает необходимость в пересылках промежуточных результатов; 4) позволяет легко кор­ректировать оперативно-изменяемые данные; 5) дает возможность достигнуть максимальной эксплуатационной эффективности при ми­нимальной избыточности технических средств.

С системотехнической точки зрения основными недостатками структуры с единым управлением являются: необходимость исключи­тельно высокого объема запоминающих устройств, высокой произво­дительности и надежности средств обработки данных для достиже­ния приемлемого качества управления; высокая суммарная протя­женность каналов связи при наличии территориально-рассредоточенных объектов управления.                   

Децентрализованное управление - распределение функций уп­равления по отдельным элементам системы. Построение системы с такой структурой возможно только в случае независимости объек­тов управления по материальным, энергетическим, информационным ресурсам. Для выработки управляющего воздействия на каждый объект необходима информация о состоянии только этого объекта. Фактически такая система представляет собой совокупность нес­кольких независимых систем со своей информационной и алгоритми­ческой базой.

Процесс управления значительно упрощается при использовании системы управления с иерархической структурой. Для управления иерархической структуры характерно наличие нескольких уровней. управления. Типичным примером систем такого рода является адми­нистративное управление. На рис-3 приведены классы структур.

3.     Приведите примеры систем управления Запасами?

 

Задачи управления запасами составляют самый распространенный и изученный в настоящее время класс задач исследования операций. Они обладают следующей особенностью. С увеличением запасов уве­личиваются расходы на их хранение, но уменьшаются потери из-за возможной их нехватки. Следовательно, одна из задач управления запасами заключается в определении такого уровня запасов, кото­рый минимизирует следующий критерий: сумму ожидаемых затрат по хранению запасов, а также потерь из-за их дефицита.

В зависимости от условий задачи управления запасами делятся на следующие три группы:

1. Моменты поставок или оформления заказов на пополнение запа­сов фиксированы. Определить объемы производимой или закупаемой партии запасов.

2. Объемы производимой или закупаемой партии запасов фикси­рованы. Определить моменты оформления заказов.

3. Моменты оформления заказов и объемы производимых или за­купаемых партий не фиксированы. Определить эти величины, исходя из сформулированного выше критерия.

Задачи управления запасами составляют самый многочисленный класс экономических задач исследования операций, решение которых имеет важное народнохозяйственное значение. Особенно повышается значение этих задач в период массового внедрения АСУ. Правильное и своевременное определение оптимальной стратегии управления запа­сами, а также нормативного уровня запасов, позволяет высвободить значительные оборотные средства, замороженные в виде запасов, что в конечном счете повышает эффективность используемых ресурсов. Достаточно в этой связи упомянуть первую АСУП в нашей стране — систему «Львов», внедренную на Львовском телевизионном заводе, где значительная составляющая экономической эффективности от внедрения АСУП, определялась в результате оптимального управле­ния запасами предприятия.

Элементы системы задачи управления запасами следующие:

1) система снабжения; 2) спрос на предметы снабжения; 3) возмож­ность пополнения запасов; 4) функции затрат; 5) ограничения; 6) при­нятая стратегия управления запасами.

Рассмотрим подробнее каждый из этих элементов. Системы снабжения бывают: децентрализованные однокаскадные;

централизованные многокаскадные.

Спрос на предметы снабжения бывает: стационарный или не­стационарный; детерминированный или случайный.

Различают такие способы пополнения запасов:

мгновенная поставка; задержка поставок на фиксированный интервал времени; задержка поставок на случайный интервал времени.

Функции затрат составляют в совокупности критерий эффективности принятой стратегии управления запасами и учитывают расходы на хранение, стоимость поставок, затраты, связанные с за­казом каждой новой партии, затраты на штрафы.

Приведем возможные варианты составляющих функции затрат.

Расходы на хранение бывают: пропорциональные среднему уровню положительного запаса за период времени сущест­вования положительного запаса; пропорциональные остатку к концу периода; нелинейная функция среднего положительного запаса и вре­мени его существования.

Стоимость поставки бывает: пропорциональной объему поставки; постоянной; пропорциональной числу номенклатур; про­порциональной необходимому приросту интенсивности производства.

Штрафы бывают таких видов: пропорциональные средней по­ложительной недостаче за период; пропорциональные положительной недостаче к концу периода; постоянные; нелинейные функции от сред­ней недостачи и продолжительности ее существования.

Ограничения в задаче управления запасами бывают: на максимальный объем запасов; на максимальный вес; на максимальную стоимость; на среднюю стоимость; на число поставок в заданном интер­вале времени; на объем поставки; на вероятность недостачи.

Рассмотрим некоторые модели.

а). Модель управления запасами.

Возникновение задачи управления запасами обусловлено взаимо­действием двух сторон: поставщика и заказчика.

Оптимальное управление запасами сводится к решению заказчи­ком оптимизационной задачи по определению наивыгоднейшего объема и времени (момента) заказа, которые минимизируют расходы на хранение запасов и штраф за срыв поставок потребителю готовой про­дукции.

В условиях предприятия возможны три основных типа запасов, обусловленных разным содержательным смыслом понятий "поставщик" и "заказчик" в пределах одного предприятия.

Это следующие типы запасов.

1. Запасы сырья, материалов и комплектующих изделий, которые необходимы для производства конечного продукта предприятия.

2. Промежуточные запасы полуфабрикатов, производимых самим предприятием, которые используются на последующих стадиях произ­водства.

3. Запасы готовой продукции предприятия.

При создании запасов первого типа заказчиком является пред­приятие в целом, а поставщиком внешние организации. Основное наз­начение этого вида запасов - ослабить зависимость производствен­ного ритма предприятия от сбоев в работе предприятий поставщиков и работы транспорта. Задача управления запасами первого типа ре­шается в подсистеме материально-технического снабжения.

Для запасов второго типа поставщиком и заказчиком являются разные участки самого предприятия. Назначение запасов этого типа обусловлено двумя основными факторами:

а) стремлением ослабить зависимость производственного ритма различных участков производства (например, цехов) при цепочечной структуре предприятия, ибо задержка на одном участке влечет ла­винообразное нарастание задержек в последующих участках цепи, что вызывает простои и, как следствие, существенные экономические потери;

б) экономической целесообразностью выпуска продукции данного вида крупными партиями (переход с одного вида продукции на другой связан с переналадкой оборудования или изменением режима техно­логического процесса). Для запуска в производство очередной партии продукции данного вида необходимо иметь начальный запас.

Задача управления запасами второго типа решается в подсисте­ме оперативного управления основным производством.

Для запасов третьего типа поставщиком является предприятие в целом, а заказчиком - потребитель готовой продукции предприя­тия. Необходимость создания запасов этого типа связана с тем, что предприятие в случае срыва плана поставок готовой продукции подвергается штрафу. Поэтому целесообразно иметь некоторый запас готовой продукции, который мог бы компенсировать непредвиденные сбои в производственном ритме предприятия и естественные коле­бания спроса на готовую продукцию.

Рассмотрим основные понятия, используемые в операционной модели управления запасами:

Q1 - объем пополняемого запаса (объем заказываемой партии),шт.

U - скорость поступления заказанной партии, шт./ед. вр.;

возможно U = ∞, т.е. мгновенное поступление всей партии Q  ;

V - скорость расходования запаса, шт./ед. вр.;

tQ  - интервал между соседними заказами, ед.вр.;

Т - рассматриваемый (плановый) период времени, ед. вр.

Рассмотрим издержки, связанные с созданием и содержанием запаса. Эти издержки можно сгруппировать следующим образом:

1) затраты на создание Запаса;

2) затраты на закупку партии;

2) затраты на хранение запасов.

Затраты на создание запаса включают расходы на оформление заказа, размещение и заключение договоров, почтовые и телеграф­ные расходы, расходы по разъездам агентов снабжения, оплату учет­ных оверашй и т.д. В первом приближении можно считать, что зат­раты на создание запаса не зависят от объема заказа Q.  Обозна­чим затраты на создание запаса a , руб.

Затраты на закупку партии определяются закупочными ценами единицы запасаемого продукта и объемом партии Q   . Затраты этого вида неизбежны в том случае, если необходимый продукт неп­рерывно поставляется и тут же потребляется без образования запа­са. Поэтому эти затраты не участвуют собственно в модели созда­ния и содержания запасов.

3 затраты на хранение запасов входят расходы на складские операции; амортизационные расходы использования складского помещения; потери за счет омертвления средств при хранении запаса; потери за счет порчи и морального старения хранящегося продукта; загрузочно-разгурочные, транспортные расходы и т.д. Пусть рас­ходы на хранение единицы продукта в единицу времени составляют b руб./ед.вр. Обозначим расходы в течение цикла tQ на создание и хранение единицы продукта С. ,руб./шт. Эта величина складывается из затрат на создание в запас единицы продукта (1-я группа) и затрат на хранение единицы продукта (3-я группа).

Пусть за период Т можно произвести несколько заказов на однородный продукт с объемом каждого заказа Q. Если размер разового заказа велик, то число поставок за период Т  неболь­шое, и издержки 1-й группы невелики, но при этом возрастает среднее количество хранимого запаса и возрастают затраты 3-й группы.

Если же делать заказы малыми партиями, то затраты на хране­ние небольшого запаса будут велики, но зато из-за большого коли­чества поставок в течение периода  Т   возрастут затраты на оформление большого числа заказов (издержки 1-й группы). Таким образом, задача определения наилучших значений Q и tQ яв­ляются оптимизационной и суть ее сводится к отысканию оптимальных значений Q и tQ, минимизирующих суммарные расходы на соз­дание и хранение запасов за весь плановый период Т

Рассмотрим задачу определения значений  Qo и tQ - для двух моделей: для модели без страховых запасов и для модели со страховыми запасами.

Модель без страховых запасов

Предполагается, что U и V ( u>V) - постоянные вели­чины, и в момент полного исчерпания запасов начинается новая поставка, т.е. дефицит продукта не допускается. Графически дейст­вие такой модели изображено на рис.3.1.

Уровень запасов в течение полного цикла tQ движения запа­сов, начинающийся в момент времени t = 0 можно описать следующим образом:

                              (3.1.)

   

Примем во внимание следующие очевидные соотношения:

                    (3.2.)

где Q  - объем заказа.

    С учетом (3.2) выражение (3.1) можно переписать в виде

                                              (3.3.)

Определим средний объем запаса Q за цикл - tQ:

    (3.4.)

Тогда среднее время хранения единицы запасенного продукта равно

Пусть b, руб./(шт.ед.вр.), есть затраты на хранение единицы продукта в единицу времени. Тогда за цикл tQ удельные затра­ты на хранение единицы запасенного продукта, руб./шт., составят

                    (3.5.)

Удельные затраты на создание в запас единицы продукта,руб./шт., равны

                                   (3.6.)

Тогда суммарные расходы на создание и хранение единицы запаса, руб./шт., в течение цикла tQ составят

                                      (3.7.)

Если изобразить графически зависимость затрат на создание и содержание запасов от объема заказа Q (рис.3.2), то нетрудно убедиться, что суммарная кривая C(Q)   имеет экстремум, поло­жение которого определяется соответствующими значениями величин правой части соотношения (3.7). Определим оптимальный объем заказываемой партии Q0.    из условия

                      (3.8.)

Решая (3.8), получим

                    (3.9.)

Если постановка осуществляется мгновенно, т.е. l= 0 и U = ¥,  оптимальный объем пратии равен

                                           (3.10.)

Из сопоставления (3.10) и (3.9) следует, что при постепенной поставке заказа объем заказываемой партии должен быть больше.

Величина удельных дополнительных расходов при оптимальном объеме заказа q0   равна

                      (3.11.)

Наконец, оптимальная величина интервала между соседними зака­зами составляет

               (3.12.)

Модель со страховым запасом

Графически действие этой модели изображено на рис.3.3., Прив­лекая рассуждения, которые использовались при рассмотрении пре­дыдущей модели, нетрудно получить следующие результаты. Средее количество запаса Qср за цикл tQ составит

Страницы: 1, 2, 3