Модель оптимизации производства ферросилиция с учетом технологических и экономических факторов

Механизм событийности реализован в блоке обработки сообщений. Он осуществляет диспетчеризацию поступающих в ядро прерываний от аппаратных средств, сообщений передаваемых алгоритмическим обеспечением ОЭСК, управляющих сигналов пользователя, отслеживает и обрабатывает ряд внутренних сигналов системы. Для хранения текущей и исторической информации в ядре ПО ОЭСК предусмотрен блок сбора и хранения данных, содержащий входную информацию о рабочей сцене и результаты вычислений алгоритмического обеспечения. В архитектуре ПО ОЭСК предусмотрен графический интерфейс пользователя.

Дальнейшее развитие идей, предложенных в рамках структурных схем, осуществлено на базе объектно-ориентированной методологии, на основе которой спроектированы статический и динамический вид системы. Основной составляющей ПО ОЭСК является менеджер ядра, структурно состоящий из ядра и диспетчеров.

Указанная архитектура ядра ПО ОЭСК способствует повышению степени гибкости за счет локализации изменений, вызванных модификацией архитектуры подсистем. К диспетчерам ПО ОЭСК относятся диспетчер подключений, диспетчер решений и диспетчер пользователей, они связаны с ядром отношением композитной агрегации, показывающим, что они являются составными частями ядра. В функции ядра входит инициализация системы, управление диспетчерской частью, организация многопоточной работы соответствующих служб ОЭСК, поддержка режима реального времени.

Поведение ПО ОЭСК рассматривается с помощью конечного автомата, который может находиться в одном из состояний: прием сообщений (ожидание), обработка сообщений, принятие решений, управление подсистемами и исполнение потока алгоритмов (процесс идентификации). В диаграмме состояний выделены два параллельных состояния: исполнение алгоритмов (вычислительный поток) и все остальные состояния, реализуемые в рамках потока обработки сообщений. Синхронизация между ними осуществляется с помощью событий ядра и алгоритмов.

Анализ планируемости ПО ОЭСК и обеспечение функционирования в режиме реального времени, осуществлены на основе диаграммы параллельной кооперации подсистем ПО ОЭСК, выявляющей наличие параллельных апериодических задач ПО

ОЭСК, которые могут приводить к блокировке и нуждаются в синхронизации. К таким задачам относятся: задача обработки пользовательских сообщений, задача сбора данных и задача, связанная с идентификацией объектов контроля. С помощью тестирования производительности ПО ОЭСК и теории анализа последовательности событий подтверждена планируе-мость смеси задач и соответствие режиму реального времени.

Список литературы

1. Еремин С.Н., Малыгин Л.Л., Рачинский Е.В. Оптико-электронные системы контроля. Алгоритмы обработки // XIII Межвуз. воен.-науч. конф.: Тез. докл. и сообщ. - Череповец: ЧВИИР, 1999. -Ч. 2. - С. 21-22.

2. Никулин О.Ю., Петрушин А.Н. Системы телевизионного наблюдения: Учебно-справочное пособие. - М.: Оберег-РБ, 1997. - 168 с.

3. Форсайт, Понс. Компьютерное зрение. Современный подход. / Пер. с англ. - М.: Вильямс, 2004. - 928 с.

4. По материалам сайтов www.citforum.ru, www.stan-dart.ru.

5. По материалам сайтов www.sei.cmu.edu,www.rol.ru.

6. Humphrey, Watts S., Introduction to the Personal Software Process (SEI Series in Software Engineering), Reading, MA: Addi-son-Wesley, December 1996.

7. Липаев В.В. Методы обеспечения качества крупномасштабных программных средств.-М.: СИНТЕГ, 2003. -520 с.

8. Вендров А.М. CASE - технологии. Современные методы и средства проектирования информационных систем. - М.: Финансы и статистика, 1998.

9. Непомнящий В.А., Рякин О.М. Прикладные методы верификации программ / Под ред. А.П.Ершова. - М.: Радио и связь, 1988. - 256 с.

10. Маейрс Г. Искусство тестирования программ/Пер. с англ. - М.: Финансы и статистика. 1982. - 176 с.

11. Технологии программирования. Практикум по тестированию программного обеспечения на C# / Котляров В.П., Коликова Т.В., Сухомлинов В.А., Югай Д.В. / Под ред.

B.П. Котлярова. - СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2004. - 132 с.

12. Брауде Э. Технология разработки программного обеспечения. - СПб.: Питер, 2004. - 655 с.

13. Буч Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на C++ / Пер. с англ.- М.: Бином, 1999. - 2-е изд.- 560 с.

14. Буч Г., Рамбо Д., Джекобсон А. Язык UML. Руководство пользователя. / Пер. с англ. - М.: ДМК, 2000. - 432 с.

15. Бек К. Экстремальное программирование. - СПб.: Питер, 2002. - 224с.

16. Балыков Е.А., Царев В.А. Решение проблемы построения трудно формализуемых спецификаций на основе экспертных оценок // Технологии Microsoft в теории и практике программирования. // Матер. межвуз. конкурса-конф. студентов и молодых ученых северо-запада. - СПб: СПбГПУ, 2005. -

C. 153-154.

МОДЕЛЬ ОПТИМИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА ФЕРРОСИЛИЦИЯ С УЧЕТОМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И ЭКОНОМИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

А.А. Максимов

Для общих условий постановки задачи известно, что предприятие производит ферросилиций трех марок: ФС75, ФС65 и ФС45.

Начальной стадией производства является выплавка. Для получения ферросилиция марки ФС75

используются открытые печи, а для марок ФС65 и ФС45 - печи любого типа. В наличии у предприятия имеется 10 открытых печей и 5 закрытых. Производительность открытых и закрытых печей одинакова и составляет: для ферросилиция марки ФС75-50

14

тонн в сутки; марки ФС65-60 тонн в сутки; марки ФС45-90 тонн в сутки;

По технологии, для каждой печи обязательна выплавка ферросилиция марки ФС45 непрерывно в течение 15 дней в квартал, все остальное время указанного периода может выплавляться ферросилиций любой марки (ФС75, ФС65, ФС45).

Следующей стадией производства является переработка, которая разбивается на дробление и фракционирование.

Фракционирование осуществляется по трем классам крупности: 50-100 мм; 10-50 мм; 0-15 мм.

Следует отметить, что переработка марок ФС65 и ФС45 производится на одном и том же узле поочередно, а ФС75 - на отдельной линии. Существующие мощности линий переработки выплавленной продукции лимитируются следующими величинами: для ФС75 - 330 физ. тонн в сутки; для ФС65 и ФС45 -поочередно в объеме не более 150 физ. тонн в сутки.

Указанные пропускные способности линий производства обусловливают границы допустимых значений для каждого вида выпускаемой продукции, что накладывает ограничения на пропускную способность всего производственного процесса.

Экономика производственного процесса может быть описана через следующие категории: себестоимость, прибыль, издержки производства, рыночная цена, объем производства (плановый и фактический).

Себестоимость продукции характеризует в денежном выражении все материальные затраты и затраты на оплату труда, которые необходимы для производства и реализации продукций. Величина этих затрат зависит от цен на ресурсы, необходимых для производства товара, а также от технологий их использования. В настоящее время самая высокая цена на электроэнергию, которая определяет себестоимость производства. Цена, по которой реализуется готовая продукция, не зависит от предприятия. Она определяется взаимодействием рыночного спроса и предложения на эту продукцию.

Предприятию на начало каждого отчетного периода известны лишь потребности покупателей на конкретный вид продукции (марка, класс крупности). Необходимо составить производственную программу для каждого вида продукции (в тоннах) за некоторый период (квартал), минимизирующую отклонения от запланированных объемов производства с учетом накладываемых ограничений на суточную пропускную способность печей, узлов дробления, а также необходимых условий технологии выплавки.

Задача может быть сформулирована следующим образом: требуется построить математическую модель, описывающую процесс производства ферросилиция.

Модель должна формализовать:

- процесс вычисления требуемых объемов производства плана для формирования производственного плана;

- критерий оптимальности (минимизация отклонения от производственного плана);

- накладываемые ограничения, связанные с технологическими особенностями производственно-

го процесса и непосредственно условиями производства.

Построение математической модели. Функция цели, согласно постановке задачи, будет иметь вид:

f = jÏTsK-^ + Ри(^5-Îs)2 + P425^DIS-4)2

где D75,DT5,D45 - планируемые объемы выпуска продукции на период Т, (т); 175,1^5,145 - фактические объемы выпущенной продукции за период Т, (т); Р75,Рб5,Р45 - весовые коэффициенты, обусловливающие долевой вклад каждого вида продукции в прибыль организации; P75 + Pfô + P45 = 1.

Задача сводится к минимизации суммы квадратов разностей между планируемым и фактическим значениями объема выпуска за некоторый период Т.

Для построения математической модели примем следующие обозначения:

I - порядковый номер класса крупности, где i=1,2,3;

D75 (i),D65 (i),D45 (i) - объем ферросилиция, требуемого для производства i-го класса крупности каждой из марок, (т);

D75,D65,D45 - имеющийся потребительский спрос на ферросилиций i-го класса крупности каждой из марок, (т);

I75 (t), 1б5 (t), I45 (t) - план-график производства на t-й день для каждой из марок, (т);

f75 - среднее значение доли выхода по массе i-го класса крупности при дроблении ферросилиция марки ФС75, Î75 + f75 + f735 = 1;

^65 - среднее значение доли выхода по массе i-го класса крупности при дроблении ферросилиция марки

ФС65, f6^+f625 +f65 = 1;

fjj5 - среднее значение доли выхода по массе i-го класса крупности при дроблении ферросилиция марки ФС45, f415 + f425 + f45 = 1;

T - отчетный период, (сут);

O75,O65,O45 - среднесуточная производительность печи по выплавке ФС75, ФС65 и ФС45, (т);

F75(t),F65(t),F45(t) - число печей, требуемых для выплавки ФС75, ФС65, ФС45 на конкретный момент времени t;

L75,L65+45 - предельные значения суточных мощностей линий переработки, (т);

R - суммарный объем складируемой продукции, (т);

R75,R65,R45 - объем хранимого на складе ферросилиция каждой из марок, (т);

R0 - суммарный объем продукции, имеющейся на складе на начало расчетного периода, (т);

15

Ь^ - общая пропускная способность складских помещений, (т);

N75 - число открытых печей;

N65+45 - число закрытых печей;

N - общее число печей.

Решение задачи должно удовлетворять следующим ограничениям и условиям.

Ограничение 1. Расчет величины объема выпуска каждой из марок ферросилиция, удовлетворяющей имеющемуся на планируемый период Т спросу на конкретный класс крупности этих марок:

для ФС75: 075(1)= , ааа1 = 1,2,3 ;

для ФС65: 065(1)= —165, ааа1 = 1,2,3 ;

для ФС45: 045(1)=—41, ааа1 = 1,2,3.

Ограничение 2. Поиск максимального из вычисленных объемов выпуска, перекрывающего все имеющиеся виды спроса: 0Т5 = шах075(1), 1 = 1,3;

Об5 = шах 065(1), 1 = 1,3;0Т5 = шах045 (1), 1 = 1,3.

Ограничение 3. Расчет плана-графика по выплавке ферросилиция каждой из марок на основе вычисленных объемов выпуска:

?75(»)• О75, 1еУГ,

для ФС75: I75(t)=

0, 2 175(0>

где число печей , требуемых для выплавки

ФС75 в 1-й день отчетного периода Т:

?75 (» ) =

075 - 2 175

О7

Для ФС65: 1б5 (1) =

Ь75

О75 '

7 1-1 075 - 2175(») < Ь75. 0

Жб5 (1)Об5,1 € 1,7,

0, ']-11б5(1)> В75, 0

где Гб5 (1 ) =

075 - 2 165

Об

Для ФС45: 145 (*) =

065 - 2165(1) < Ь6

0

Ж45 (1)О45,1 € 1/7,

0, 2145(1)> Б4Т5, 0

где

?45 (1) =

-*65+ 45

О« - 2145

О4

0Т5 - 2145(1) < Ь65+45-0

Расчет суммарных объемов выпуска продукции за период 7:

г(м)=

А75[х] = А65 [х] = А45 [х] =

1Т5 = 2175 (1),

1=0 Т

1Т5 = 2165 (1),

1=0 Т

1Т5 = 2145 (1).

1=0

Ограничение 4. Ограничение на выплавку ферросилиция марки ФС45.

Для математического описания этого ограничения введем дополнительные обозначения: - функцию F(n;t):

75, апёё п - у ¡а-г-и а ( - е ааш ашеааёуао ОЙ75, 65, апёе п - у ¡а-г-и а ( - е ааш ашеааёуао 0Й65, 45, апёе п - у ¡а-г-и а ( - е ааш ашеааёуао 0Й45, 0, апёе п - у ¡а-г-и а ( - е ааш 1ё-г-аа1 1а ашеааёуао . операторы А75[х],А65[х],А45 [х] такие, что: 1, апёёх = 75,

0, апёё х Ф 75,

1, апёёх = 65,

0, апёё х Ф 65,

1, апёёх = 45, 0, апёё х Ф 45,

где в качестве аргумента х выступает функция

F(n;t).

Связь функции количества печей F(t) с функцией F(n;t):

N N

F75 (1)= 2 А75 Мп,1)) , F65 (1)= 2 А65 (F(n,l)),

п=1 п=1

N

F45 (1)= 2 А45 (F(n,l)),

п=1

где N - суммарное количество открытых и закрытых печей.

Согласно условию задачи, каждая п-я печь в течение периода Т должна в дней непрерывно выплавлять ферросилиций марки ФС45. Запишем это ограничение в виде:

Уп 310 € [1,т] V! € (10,10 +е) А45 Ип,1))= 1 .

Ограничение 5. Ограничение на количество используемых печей. Количество используемых в 1-й день печей не должно превышать общее число имеющихся на предприятии:

в(0+ F65(t)+F45(1)< N.

/75(1)< ^5»

N65+45'

.N75 + ^5+45 = ^ Ограничение 6. Ограничение по пропускной способности линий переработки. Общий объем выплавляемой ежедневно продукции не должен превышать суточную пропускную способность его линий переработки:

>75(1)-О75 < Ь75,

F65(1)• О

65 + F45(^ О 45 < Ь65+45.

16

0

Ь

О

1-1

0

О

1-1

0

Ограничение 7. Ограничение по складированию продукции на хранение. Суммарный объем нереализованной продукции не должен превышать складских мощностей:

К = К75 + К65 + К45 + К0 -

R75 —

TT dT TT > DT T75 - D75, t75 > D75,

TT

T65 "

TT

T45 "

0.

DT5, TT5 > DT5,

DT TT > DT d45, t45 > d45,

Значения весовых коэффициентов Р75,Рб5'Р45 рассчитываются как отношение прибыли, получаемой от реализации каждой из марок к их сумме:

Р _ С75

^ _

G75 + G65 + G45

G65

G75 + G65 + G45

G45

где С75'065'045 - прибыль, получаемая от реализации продукции каждой из марок ферросилиция ФС75, ФС65, ФС45, (руб.).

В целях производственного учета издержки следует разделять на две основные категории.

1. Постоянные (8°) издержки, величина которых не меняется в зависимости от объема производства. К ним относят амортизацию оборудования, арендные платежи, зарплату среднего и высшего звена управления и т.д. Постоянные издержки связаны с непосредственным существованием предприятия (даже в тех случаях, когда предприятие ничего не выпускает, они должны быть оплачены).

2. Переменные (S -I ) издержки, величина которых меняется в зависимости от изменения объема выпуска. К ним относят: сырье и материалы, электроэнергию, транспортные расходы, большую часть трудовых ресурсов и т.д.

Как правило, значительная часть составляющей переменных издержек приходится на потребляемую электроэнергию (Е), а также на основные исходные материалы: кварцит (K), углеродистые восстановители (Y) и стальную стружку (S):

S1 — S1E + S1K + S1Y + S1S + у,

где y - затраты по использованию добавок легирующих элементов (хрома, марганца, алюминия, меди и других), транспортные издержки и прочее.

При выплавке ферросилиция марок ФС75, ФС65 и ФС45 в общем случае расходуется одинаковый объем исходных материалов, поэтому:

S7K + S7Y + S7! + Т75 — S6K + S6Y + S6S + Y65 —

-S1K . S1Y . S1S , „ _S1M

— S45 + S45 + S45 + (45 — ! •

Общая сумма издержек - это сумма постоянных и переменных издержек при данном объеме производства (S^l'+S0).

Прибылью, по определению, называют разность между доходами и расходами производства. Поэтому прибыль от реализации продукции:

для ФС75: G75 — Ñ75 - 1T5 - (S7E + S1M)- 1T5 + So5),

для ФС65: G65 — Ñ65 - lT5 - ((s6E + S1M ) 1« + S°5 ),

для ФС45: G45 — Ñ45 - 1T5 - §¡4E + !1M)- 1t5 + So5),

где C75,C65,C45 - стоимость единицы выпущенной продукции, (руб.).

Разработанная математическая модель является базисом алгоритмического и программного обеспечения автоматизации процесса производства ферросилиция, внедряемого в настоящее время на ОАО «Кузнецкие ферросплавы» (г. Новокузнецк).

0,

R65 —

0,

R45 —

P65 —

P45 —

G75 + G65 + G45

ОЦЕНКА БЫСТРОДЕЙСТВИЯ СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ

А.В. Карпов

Быстродействие системы защиты информации (СЗИ) от несанкционированного доступа (НСД) является важной характеристикой, влияющей на быстродействие и эффективность всей защищаемой автоматизированной системы (АС). Зачастую требования по быстродействию СЗИ задаются в техническом задании на АС. Указанные факты обусловливают важность и актуальность задачи оценки быстродействия СЗИ.

Основным средством СЗИ от НСД является аппаратно-программный комплекс защиты информации (АПКЗИ). В данной статье рассмотрен способ определения быстродействия АПКЗИ.

АПКЗИ от НСД состоит из ряда механизмов защиты (МЗ), реализующих соответствующие защитные функции. МЗ, входящие в состав АПКЗИ представляют собой функциональные блоки или подсистемы АПКЗИ, выполняющие функции защиты информации от соответствующих угроз.

Наиболее оптимально цели защиты информации в АС можно достичь, разрабатывая СЗИ от НСД одновременно с разработкой самой защищаемой информационной системы. В таком случае защищенная система разрабатывается как единое целое, включая аппаратную часть, операционную систему и функциональное программное обеспечение. Однако раз-

17