On the issue of cost minimization in GERT-network models of UAV transport and technological cycles
Authors: Ковалев И.В. , Ковалев Д.И. , Астанакулов К.Д. , Подоплелова В.А. , Иконникова М.Ф. 
Published: July 2024

В статье рассматривается применение графоаналитического метода оценки и пересмотра планов для GERT-сетевого моделирования транспортно-технологических циклов беспилотных летательных аппаратов, применяемых в системе точного земледелия. Предложено формальное описание модели и алгоритм поиска оптимальной реализации транспортно-технологического цикла БПЛА, позволяющий минимизировать затраты на его выполнение с учетом характеристик производственных ситуаций, возникающих в системе точного земледелия при применении БПЛА. Метод формализации основывается на рассмотрении транспортно-технологического цикла БПЛА как ациклической GERT-сети с истоком и стоками. Так как рассматривается стохастическая динамическая структура транспортно-технологического цикла, то предусматривается возможность введения случайных событий при его реализации и выполнении нескольких последовательных циклов. При этом минимум возможных затрат при выполнении этих транспортно-технологических циклов должен удовлетворять критерию оптимальности. Предлагается, с учетом конечного числа этапов реализации транспортно-технологических циклов БПЛА, на этапе оптимизации перейти к сокращению затрат с помощью итерационной процедуры, в результате которой лицо, принимающее решение, используя решающую GERT-сеть, сможет выбрать реализацию транспортно-технологического цикла, минимизирующую затраты на его реализацию. В работе предложена алгоритмическая процедура, обеспечивающая выбор наилучшего возможного решения, что способствует повышению эффективности формирования, анализа и управления транспортно-технологическими циклами БПЛА, так как позволяет более полно учесть характеристики производственных ситуаций в системах точного земледелия с применением беспилотных летательных аппаратов.

The article discusses the use of a graphic-analytical method for evaluating and revising plans for GERT-network modeling of transport and technological cycles of unmanned aerial vehicles utilized in the precision farming system. A formal description of the model and an algorithm for searching for the optimal implementation of the UAV transport and technological cycle are proposed, which allows minimizing the costs of its implementation taking into account the characteristics of production situations that arise in the precision farming system when using the UAV. The formalization method is based on the notion of the UAV transport and technological cycle as an acyclic GERT network with a source and sinks. Since the stochastic dynamic structure of the transport-technological cycle is considered, the possibility of introducing random events during its implementation and the execution of several successive cycles is provided. At the same time, the minimum possible costs when performing these transport and technological cycles must satisfy the optimality criterion. It is suggested to switch to cost reduction by means of an iterative procedure at the optimization stage taking into account the finite number of UAV transport and technological cycle implementation stages. As a result, the decision maker, employing the decision GERT network, will be able to choose the implementation of the transport and technological cycle that minimizes costs for its implementation. The paper proposes an algorithmic procedure that ensures the choice of the best possible solution, which helps to increase the efficiency of formation, analysis and management of UAV transport and technological cycles, as it enables full consideration of the characteristics of production situations in precision farming systems using unmanned aerial vehicles.