Имитационное моделирование производственных систем

имитационное моделирование производственных систем Имитационное моделирование производственных систем // Под общ. ред. чл.-кор. АН СССР А.А. Вавилова. – М.: Машиностроение; Берлин: Техника, 1983. – 416 с.

Аннотация

Книга, написанная коллективом известных специалистов СССР и ГДР, посвящена вопросам теории и практического применения имитационного моделирования для решения сложных инженерно-технических задач управления производственными системами. Основное внимание уделено актуальным проблемам методологии системного моделирования, перспективным методам организации промышленных исследований, современным методам и средствам построения и эксплуатации моделей. Важной особенностью книги является ее практическая направленность. Книга адресована ученым, аспирантам, инженерам, занимающимся вопросами имитационного моделирования и управления, а также специалистам в области экономической кибернетики, прикладной математики, автоматизированных систем управления.

Modellierung und Simulation von Produktionsprozessen

Modellierung und Simulation von Produktionsprozessen / Vavilov A. (Hrsg.) Veb Verlag Technik, Berlin; Verlag Masinostroenie, Moskau. 1983. – 380 s.

Inhaltsangabe

Die Effektivität von Produktionsprozessen wird weitgehend durch die Qualität der technisch-technologischen und technologisch-organisatorischen Unterlagen bestimmt, die entsprechenden Investitions- bzw. Rationalisierungsvorhaben zugrunde gelegt werden. Eine hohe Qualität solcher Unterlagen ist wegen ständig wachsender Dimension und Vielgestaltigkeit der bei der Gestaltung von Produktionsprozessen zu lösenden Probleme nicht mehr ohne angemessene wissenschaftliche Methoden erreichbar. Insbesondere sind Methoden erforderlich, die ein komplexes Herangehen an die Analyse und Gestaltung der Prozesse erlauben.In den letzten Jahrzehnten wurde mit Hilfe der EDV ein derartiges systemtechnisches Instrumentarium entwickelt, dessen wesentliche Bestandteile Gegenstand dieses Buches sind. Wissenschaftler und Ingenieure, die mit der Analyse, dem Entwurf und der Projektierung von Produktionsprozessen einschließlich aller notwendigen Steuerungsprozesse befaßt sind, werden in die Methodik systemtechnischer Behandlung solcher Probleme eingeführt und speziell mit praktikablen Verfahren der mathematischen Modellierung und Simulation bekannt gemacht. Allgemein und an Beispielen der Anwendung aus dem Bereich der metallverarbeitenden Industrie werden schon jetzt vorhandene Lösungswege demonstriert. Notwendige weitere Entwicklungsaufgaben werden hervorgehoben.Das Buch wendet sich also sowohl an Wissenschaftler wie an Praktiker des gekennzeichneten Fachgebiets in den verschiedensten Bereichen der Volkswirtschaft und ist auch an Studenten, Diplomanden und Aspiranten entsprechender Fachrichtungen gerichtet. Es setzt keine über die Mathematikausbildung an Technischen Hochschulen hinausgehenden Kenntnisse voraus.

 

Содержание
Стр.
 
Предисловие 3
Глава 1. Системное моделирование, анализ и эволюционный синтез сложных систем управления 5
1.1 Основные свойства и модели систем управления 5
1.1.1 Некоторые особенности развития систем управления 5
1.1.2 Основные свойства систем управления 6
1.1.3 Основные принципы системного подхода к моделированию, анализу и синтезу сложных систем управления 10
1.1.4 Модель расширенной системы управления 11
1.1.5 Ранги неопределенности и классы моделей системы управления 14
1.1.6 Классы операторов дуг графов, звеньев и систем управления 16
1.1.7 Уравнения расширенной системы управления класса Cs 18
1.2 Особенности организации и модели сложных систем управления 21
1.2.1 Причинно-следственные модели сложных систем управления 21
1.2.2 Функционально-целевые причинно-следственные модели сложных систем управления 28
1.2.3 Модели и уравнения подсистем управления 31
1.3 Системные графы 36
1.3.1 Системный граф сложной системы управления с максимальной топологической определенностью 37
1.3.2 Системный граф сложной системы управления с минимальным числом вершин 37
1.3.3 Системный матричный граф 43
1.3.4 Системный граф первого уровня функционально-целевой интеграции сложной системы управления 50
1.3.5 Комплекс подсистем 51
1.4 Представление системных графов машинными структурами данных 61
1.4.1 Операторные графы 61
1.4.2 Индексные матрицы 62
1.4.3 Интеграция на оперативном графе 63
1.4.4 Атрибутивные множества 67
1.4.5 Машинная технология системного моделирования 70
1.5 Анализ и синтез сложных систем управления 78
1.5.1 Анализ топологически сложных систем управления 78
1.5.2 Синтез топологически сложных систем 90
1.5.3 Целенаправленный эволюционный синтез сложных систем управления 93
Глава 2. Системная методология промышленных исследований технологических объектов управления в дискретном производстве 101
2.1 Методологические аспекты системного подхода к промышленным исследованиям технологических объектов управления 101
2.1.1 Проблемная ориентация промышленных исследований 101
2.1.2 Роль системного подхода в формировании прикладной методологии промышленных исследований 104
2.1.3 Предметная область исследований технологических объектов управления в промышленном производстве 104
2.1.4 Задачи и методы содержательной части системной методологии промышленных исследований 108
2.2 Содержательная часть системной методологии. Раздел локализации 111
2.2.1 Локализация главных факторов 111
2.2.2 Расслоенная оценка источников неоднородности 117
2.2.3 Физико-статистический анализ факторов 122
2.3 Содержательная часть системной методологии. Раздел идентификации 130
2.3.1 Идентификация причинно-следственных связей технологического объекта управления 132
2.3.2 Идентификация динамики возмущений 138
2.4 Содержательная часть системной методологии. Раздел компенсации 148
2.4.1 Методы и средства компенсации 148
2.4.2 Эффективность применения алгоритмов и средств управления для компенсации источников изменчивости процессов дискретного производства 149
Глава 3. Имитационное моделирование технологических систем 160
3.1 Основные задачи имитационного моделирования производственных систем 160
3.2 Математические модели технологических производственных систем. Основные понятия 163
3.2.1 Элементы технологической производственной системы 163
3.2.2 Материальный поток в технологической производственной системе 165
3.2.3 Структура технологической производственной системы 169
3.2.4 Буферный склад и колебания интенсивностей 171
3.2.5 Процессы испытаний и качество продукции 172
3.2.6 Полная модель технологической линии 173
3.3 Программное обеспечение имитационного моделирования дискретных стохастических систем. Система имитации СИМДИС 175
3.3.1 Элементы языка моделирования СИМДИС 177
3.3.2 Изменение состояний СИМДИС-операторов 181
3.4 Имитационное моделирование информационных потоков в системах прямого цифрового управления станками с ЧПУ 185
3.5 Имитационное моделирование при решении задач технологического проектирования многопродуктового поточного производства 192
3.6 Концепция проблемно-ориентированной системы имитации 200
3.6.1 Некоторые тенденции развития программного обеспечения имитационного моделирования 200
3.6.2 Асинхронный автомат как универсальная схема формализации 204
3.6.3 Стандартные автоматы для имитации производственных операций 209
3.6.4 Примеры построения ИМ технологических систем 213
3.6.5 Основные особенности концепции моделирования 215
3.6.6 Возможные программно-технические реализации 217
Глава 4. Результаты и опыт имитационного моделирования производственных процессов и процессов управления производством на машиностроительном заводе 233
4.1 Описание объекта исследования 233
4.2 Постановка задачи количественного анализа процессов на базе метода цифровой имитации 228
4.2.1 Описание задач исследования и определение перспектив их решения экспериментальными методами 228
4.2.2 Конкретизация целей исследований и постановка задач цифровой имитации 229
4.3 Проблемное описание модели 234
4.3.1 Проблемно-ориентированная структура проекта 234
4.3.2 Генерация производственных заказов 236
4.3.3 Отображение производственных процессов и процессов управления производством 238
4.3.4 Детализация одного процесса 245
4.4 Машинно-техническая реализация имитатора 248
4.5 База данных при имитационном моделировании 254
4.6 Имитационные эксперименты и обработка результатов 258
4.6.1 Планирование и выполнение экспериментов с ИМ 258
4.6.2 Обработка экспериментальных данных 261
4.6.3 Обсуждение некоторых результатов имитации 272
4.6.4 Прикладное значение результатов имитации 276
Глава 5. Имитационные динамические модели для исследования процессов оперативного управления производством на технологических линиях с дискретным характером обработки продукта 280
5.1 Имитационный подход к решению задачи 280
5.1.1 ТЛ как объект автоматизированного управления 281
5.1.2 Задачи имитационного моделирования процессов оперативного управления производством на ММТЛ 284
5.2 Оперативное управление производством на ММТЛ 287
5.2.1 Задача согласования темпов производства и потребления продукта на смежных участках многофазной ТЛ 287
5.2.2 Задача перераспределения производственных мощностей участков ММТЛ при управлении темпами производства по различным видам и типам заказов 299
5.3 Концептуальная модель ММТЛ 306
5.3.1 Структурная схема ИМ ММТЛ 306
5.3.2 Применение формальной схемы динамического моделирования для описания процессов производства на ММТЛ 313
5.4 Элементы ИМ 316
5.4.1 ИМ модуля mkj 316
5.4.2 Модели принятия управляющих решений координаторами ИМ 323
5.4.3 Компоненты рабочих ИМ 332
5.5 Содержание машинных имитационных экспериментов с моделями ММТЛ 334
Глава 6. Математико-аналитическая имитация процессов управления производством 342
6.1 Математические основы 342
6.1.1 Покрытия 345
6.1.2 Граф точек решетки и граф покрытий точек решетки 345
6.1.3 Алгоритм нахождения уровней графа без контуров 348
6.1.4 Алгоритм Форда 348
6.1.5 Алгоритм решения задачи оптимального управления методом динамического программирования 350
6.2 Модели и алгоритмы решения задач выбора оптимальных последовательностей 352
6.2.1 Применение методов динамического программирования к решению задач нахождения оптимальных последовательностей, представляемых полными ГТР 353
6.2.2 Алгоритм расчета оптимальной организационной последовательности, основанный на использовании схемы динамического программирования 358
6.2.3 Применение метода динамического программирования при нахождении оптимальных последовательностей для ГТР с пропущенными вершинами 363
6.2.4 Применение метода динамического программирования при нахождении оптимальных последовательностей в случае ГПТР, имеющих по крайней мере одну пропущенную вершину 366
6.2.5 Комбинированный способ решения задачи об оптимальных последовательностях, построенный на базе метода динамического программирования и метода ветвей и границ 367
6.3 Пример практического использования рассмотренных моделей и алгоритмов 372
Приложения 379
Список литературы