Специализация функциональных зон горного производства

© В.А. Клюев, 2007

УДК 622.2.622.7 В.А. Клюев

СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ЗОН ГОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Семинар № 14

В работе рассмотрен вопрос управления решением задач структурно-функционального синтеза сложных производственно-логистических систем. В моделях системного инжиниринга процесс планирования протекает с нарастающей детализацией по фазам проекта: предварительное исследование, основная разработка, детальное конструирование. Главные принципы действий в этой модели возможность технико-экономического анализа для снижения затрат и оптимизации решений. Организационное параметрическое проектирование основывается на факте взаимосвязи и взаимообусловленности элементов горной системы, в том числе по основным характеристикам элементов производственной системы (предметы труда, продукт, технология, техника, организация труда, организация производства, управление) [1].

Организация систем основана на различных отношениях корпоративной иерархии и предполагает решение задач трансформации: выбор эффективных структур, распределение задач по уровням системы, установление взаимоотношений между уровнями, координация структур и руководство лагом длительности процесса. Система должна быть организована таким образом, чтобы её подсистемы не только выполняли функции, исходя из заданных усло-

вий, но и имели полномочия от центра для принятия решений в неоднозначных ситуациях. Отношения между элементами структуры могут быть представлены соответствующим графом, что позволяет формализовать процесс исследования свойств системы.

Существующие в настоящее время методы решения многокритериальных задач не позволяют в должной степени учесть факторы неопределенности. Воздействия данных факторов на цепь функций приводят к тому, что результаты их функционирования также становятся неопределенными. При этом всевозможные варианты постановок задач анализа и структурно-функционального синтеза производств могут быть формально описаны в рамках структуры выбора с мультипредпочтением.

Звенья производства имеют собственные локальные цели [2]. В частности, каждое предприятие по каждой из своих компетенций стремится, во-первых, к максимальному использованию мощностей х„- (< )-тТ (Л тп •

Л еА, № е{0,1} , а во-вторых к получению работы с максимальным уровнем прибыли р” - с». ( ЛЛ ) ^ тах ,

где тТ - нормативное временя выполнения работы, р*. - предлагаемая

ражающих взаимосвязи между его элементами в момент времени

- множество

цена за выполнение работы, -

вариант использования ресурсов исполнителем работ Ви, Д - множество альтернативных вариантов использования ресурсов. Для множества заказов двухкритериальная функция прибыли (с) может быть сформулирована как система уравнений:

Ь / N

"=Е хм} ()-ЕЕт1 (А^ т1п

1=1 з =1 V=1

I N I N

2 = ЕЕ р; -ЕЕс11 (К) тах

1=1 V=1 ]=1 V=1

Для учета репутации фирмы, уровня доверия, надежности поставщика предлагается рассмотреть функцию репутации мастера работ

Фм 1 = ^(1 ’ V) , где - знания об

агенте Ви, по компетенции , V) -важность работы Е) . Функция предложения агента Ви по компетенции к^ может быть сформулирована как выражение:

ВРМ] = / ( (), сМ], , гю ),

где я - компетенция по надежности пакраметра; г - компетенция по надежности цепи параметров.

Далее необходимо перейти к рассмотрению динамических моделей функционирования цепи. Для связи перечисленных множеств друг с другом используют динамический альтернативный мультиграф

аХ = { *X  К  4}

где = {хХI,1 е Ьх} - множество эёе- р, а1 - заданный объем выполнения

указанной операции; и^ (I) - управляющее воздействие, принимающее значение 1, если операция выполняется на Ви предприятии (участке, забое, лаве, этаже), 0 - в противопо-

значении параметров, количественно характеризующих взаимосвязь соответствующих элементов графа.

Переход от статической графовоИ модели к динамическим моделям возможен на основе использования по-лимодельных комплексов [3]. Конструирующий ковариантныИ функтор Є : Ф ^ Б устанавливает соответствие как между вершинами ориентированного графа в статическоИ модели планирования работ и динамическими моделями, описывающими процессы выполнения работ, так и между ребрами графа и отображениями динамических моделеИ, названными отображениями сопряженности.

Вариант отношении сопряженности может быть представлен в виде модели

х¥ = {п

і=і

і є(/0;// ]=Т; сі* (/)(/„ )= О; 4 ((/ )= а*;

- а

=а

Еи

1=1

I =1,..., П; ] =1,...,/}

где аV ^) - переменная, характеризующая состояние выполнения операции (работы) Ец в момент времени

ментов, входящих в состав структуры 0‘х (множество вершин графа) в момент времени Ї; Е'х = {/X ,г>, І, І 'є Ьх} - множество дуг графа типа 0‘ , от-

ложном случае; ее Г_ , к е Г_ -

множество номеров операций, непосредственно предшествующих и технологически связанных с операцией Еу с помощью логических операций «И», «ИЛИ».

Совокупность заказов клиентов (внутренних, внешних) обозначим

А = { А., V е N} . Для каждого заказа

известна технология его выполнения ОУ, которая представляет собой упорядоченную последовательность технологических операций Е}

где - количество операций, необходимое для выполнения у-заказа. Каждому заказу соответствуют нормативное время выполнения ту, и стоимость су.

Выполнение каждого заказа должно быть произведено в соответствии с требованиями клиента, к которым от-

7^а

епё ,

предельно допустимая стоимость заказа С и ряд дополнительных параметров (место поставки, объем партии и т.д.). В зависимости от организации производственно-логистической сети (ПЛС) могут быть установлены и дополнительные критерии на стратегическом уровне управления, например максимальная равномерность загрузки всех участков предприятия — участников ПЛС.

Задача составления плана ПЛС состоит из двух этапов. На первом этапе для каждой технологической операции каждого подзаказа определяются возможные исполнители работы и формируется множество альтернативных вариантов логистических цепей. На втором этапе происходит оценивание альтернативных вариантов логистических цепей с учетом соответствия требованиям заказа клиен-

та по срокам, стоимости работ и надежности:

тАхТ (К )^ тпа

N

Е с (К ) са

1=1

N

Е 4. (К ) 0"+*’'

1=1

гк (К) ^ тах

Показатель надежности логистической цепи (ЛЦ) гЛу вводится в качестве дополнительного критерия выбора ЛЦ при формировании и сужении множества Парето. При этом могут быть определены некоторые предельно допустимые отклонения дЛ по каждому Л-параметру из множества оцениваемых параметров Н (дата поставки, стоимость, надежность и т. д.). ЛЦ, не удовлетворяющие основным параметрическим ограничениям, из дальнейшего рассмотрения исключаются.

В качестве критериев многокритериального подхода в данной постановке удобно использовать штрафные функции 1Л(дъ), зависящие от величины отклонений характеристик от желаемых значений. В общем виде набор экстремальных требований условно может быть записан в следующей форме:

К = {У1 (3 ) .../я ($И )}^ т1п

Для выбора финального варианта ЁЦ следует принять тот или иной принцип оптимальности и соответствующую ему форму свертки векторного критерия, а также установить веса локальных критериев. Выбор в этом случае включает этапы формирования множества Парето-оптимальных вариантов ЛЦ и выде-

ления из этого множества единственного наиболее предпочтительного варианта.

Результатом планирования работ является нахождение ЁЦ для каждого из заказов клиентов:

После составления плана выполнения технологии работ необходимо осуществить анализ чувствительности цепи действий. Аналогично могут оцениваться другие динамические модели данного комплекса: управления маршрутами, операциями, потоками, ресурсами, параметрами операций и макросостояниями.

Сущность анализа устойчивости суммы действий в динамике состоит в создании индикатора для определения текущего и прогнозируемого состояний. Подобный анализ позволяет прогнозировать потенциально опасные ситуации функционирования и заранее определять необходимость реконфигурирования ЁЦ, даже если традиционные индикаторы (уровень спроса, запасы и т. д.) находятся в области допустимых значений [2].

Функция регулирования тесно связана с функцией мониторинга. Реконфигурирование цепи действий состоит из анализа отклонений, выработки компенсирующих регулирующих воздействий, формирования нового плана и выработки механизмов перехода функционального агрегата с текущей - на плановую траекторию в интервале времени

(I^']е(Т), Т/^ ^ или к концу выполнения всех работ.

Модель реконфигурирования связана с моделью планирования ЁЦ. Она также базируется на использовании мультиграфа и может быть представлена в виде системы:

•]о{ Х X, ГХ, 4, Р‘(х,х') ’ П\и) ’{ е({0’Ь ] ) ^ ц, е/)еА

\={(^{в ( х X. > Пй) * ^

и‘ = П‘,\ .. о П‘,2 .. о П‘,1 д ;ве В (ь, ь) (.2 *) (м)’^

где и 1 - управляющие воздействия, позволяющие синтезировать как структуру логистических цепей, так и процессы функционирования; ^ -стоимостные, временные, ресурсные показатели, характеризующие функционирование, 0 е© = {1,1} -

множество номеров показателей; Дд -множество структур и параметров логистических цепей, множество программ их функционирования; В -множество номеров пространственновременных, технических и технологических ограничений, определяющих процессы реализации технологических цепей; Л - заданные величины; Т - интервал времени, на

котором синтезируются ЁЦ.

На первой фазе реконфигурирования должно осуществляться структурно-функциональный синтез нового облика технологии и генерирование допустимых вариантов многоструктурных макросостояний, соответствующего складывающейся (или прогнозируемой) обстановке.

На второй фазе проводится выбор варианта макросостояния цепи действий и синтез адаптивных программ управления с переходом состояний из текущего - в требуемое (или выбранное) макросостояние, то есть - переход состояния Б/ в состояние Б/ +1, Принятие решения о реконфигурировании включает согласование интересов координатора ПЁС и участников ЁЦ, то есть выполнить все условия перехода, не ухудшив положение участников ЁЦ после реконфигурирования.

Оперативное управление цепью действий состоит из этапов мониторинга и регулирования. На этапе мониторинга, основываясь на предварительно определенных опасных ситуациях в функционировании цепи и методах их ликвидации, осуществляются сравнение актуальных параметров выполнения работ с плановыми пока-

1. Клюев В.А. Морфология системы для формирования технологий комплекса горных работ на месторождениях. Горный информационно-аналитический бюллетень,

2004, № 12. - С. 136-140.

2. Клюев В.А., Клюев А.В. Формирование системы логистических потоков в расчетах параметров горного проекта/ Горный

зателями, а также оценка влияния возмущающих факторов на функционирование полной цепи. В каждый момент времени происходят сравнение фактических и плановых показателей, оценка общей ситуации выполнения работ и прогнозирование дальнейшего хода протекания процессов

[3].

-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

информационно-аналитический бюллетень, 2005, №10. - С.209-214.

3. Клюев В.А., Клюев А.В. Метод узловых сечений для оценки концептуальных вариантов горной технологии / Горный информационно-аналитический бюллетень,

2005. Региональное приложение Дальний Восток. - С.495-502. ШИЗ

— Коротко об авторе ----------------------------------------------------------------

Клюев В.А. - кандидат технических наук, доцент кафедры Строительные и дорожные машины Тихоокеанского государственного университета.

Доклад рекомендован к опубликованию семинаром № 14 симпозиума «Неделя горняка-2007». Рецензент д-р техн. наук, проф. Н.И. Федунец.

-------------------------------------------- РУКОПИСИ,

ДЕПОНИРОВАННЫЕ В ИЗДАТЕЛЬСТВЕ

МОСКОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА

1. Леванковский В. И. Методика формирования параметров российского рынка горношахтного, горно-транспортного и обогатительного оборудования отечественного и зарубежного производства (608/12-07 — 11.10.07) 53 с.