Полина Александрова. Ключови думи: видове непълна информация, неопределеност, оптимален структурен вариант.

Препис

1 ВИДОВЕ НЕПЪЛНА ИНФОРМАЦИЯ ПРИ ИЗБОР НА ОПТИМАЛЕН СТРУКТУРЕН ВАРИАНТ НА ТЕХНИЧЕСКИ СРЕДСТВА ЗА АВТОМАТИЗАЦИЯ НА ДИСКРЕТНОТО ПРОИЗВОДСТВО Полина Александрова Резюме: В настоящата статия са разгледани видовете непълна информация при избор на оптимален структурен вариант на техническите средства за автоматизация на дискретното производство. Изследвани са специфичните особености на процеса на вземане на решение и необходимостта от решaване на задачата на оптимизация в условия на неопределеност. Ключови думи: видове непълна информация, неопределеност, оптимален структурен вариант. 1. Въведение Задачите за избор на оптимален структурен вариант на ТС на АДП може да се разделят на две големи групи с отсъствие или наличие на неопределеност на характеристиките на системата и елементарните устройства, които я изграждат [Малаков, Доцев, 2009]. Многообразието, а често и противоречивостта на различните изисквания към проектираната система за автоматизация на дискретното производство и неточността в използваните модели неизбежно довежда до това, че реалните задачи за оптимизация се налага да се решават в условия на неопределеност [Вощинин, Сотиров, 1989]. В пазарно ориентираната икономика вземането на решение се извършва в условия на неопределеност, защото икономическата среда е динамична и променяща се, например колебания в цените; постоянно променящи се обменни курсове на валутите; променящи се лихвени ставки [Славов и др., 2012]. 2. Особености на процеса на вземане на решение в условия на непълна информация Когато се поставя за решаване проблемът за избор на оптимален вариант на ТС за АДП, е необходимо да бъдат събрани точни данни за обектите, окръжаващата среда, пазарните условия, целите и изискванията на възложителя. Но често в реалните проекти много от факторите, като например пазарни цени на материали, валутни курсове, цена на трудовите ресурси, заявени партиди на произвежданите изделия, и много други, не могат да бъдат прогнозирани с достатъчна точност [Токарев, 2011]. Но от гледна точка на времето на проекта не е необходимо да се изчаква, докато факторите бъдат определени точно, защото понякога това може никога да не се случи. Затова решението трябва да се взема в условия на неопределеност. Особеност на процеса на вземане на решение в условия на непълна информация е наличието на лице, вземащо решение (ЛВР), което може да е индивид или колектив. Качеството на процеса на избор на вариант се намира в зависимост от пълнотата на отчитане на всички фактори, които са съществени за последствията, които биха възникнали в резултат на избраното решение. ЛВР често е принудено да взема решение в условията на неопределеност. Частичното или пълното снемане на неопределеността може да се постигне или за сметка на наличната или на допълнително получената информация. 93

2 Неопределеността при вземане на решение е обусловена от недостатъчна надеждност или количество на информацията, на база на която ЛВР осъществява избора [Рыков, 2009]. Съществуват няколко вида неопределеност: неопределеност, предизвикана от недостатъчност на информацията и нейната достоверност поради технически или други причини; неопределеност, обусловена от прекалено високата или недостъпна цена за определеност; неопределеност, породена от ЛВР поради недостатъчно опит и познаване на факторите, влияещи на вземането на решения; неопределеност, свързана с ограничения в ситуацията на вземане на решение (ограничение по време и на елементите на параметрите на пространството, характеризиращи факторите при вземане не решение); неопределеност, предизвикана от поведението на средата или конкурентите, влияещи на процеса на вземане на решение. Наличието на неопределеност в математическите модели, ограниченията и целевите функции при изобразяване на техническите системи представлява непълна информация. Неопределеността в задачите за оптимизация на технически обекти се обособи в два големи дяла: параметрични отнасят се до някои от параметрите и константите; структурни свързани са със структурата, техническите средства и тяхното съчетаване в производствения процес. Съществуват два типа причини за непълната информация на параметрите: вътрешните неопределености материални и технологични потоци на входните величини, коефициенти и ефекти от технологичния процес. Те възникват в самата същност на производствения процес, претърпяват изменения по време на продължителна експлоатация. външната неопределеност е свързана с причини, независещи от обекта, например промени в окръжаващата среда (температура, влажност и др.), икономически условия (колебания в цените на суровините, енергията, инфлацията и др.), социални условия (образование и квалификация на персоналa) и др. Свързани са с непрекъснато променящите се условия на средата, в която работи техническата система [Павлова, 1988]. 3. Непълна информация при избор на оптимален вариант на ТС на АДП Практическите задачи за вземане на решение може да се групират в три класа според начина на оценяване на непълната информация: добре структурирани или количествено определени задачи, които получават числени оценки; неструктурирани или качествено изразени задачи, в които количествените зависимости са почти напълно неизвестни; лошо структурирани или смесени задачи, които съдържат както количествени така и качествени елементи [Попчев, 2012]. Според условията са възможни два типични подхода за избор на оптимално решение: в условия на риск когато факторите на средата имат стохастична природа и са известни техните вероятностни характеристики; в условия на неопределеност когато факторите на средата се характеризират с неопределеност, която се обуславя от липсата на достатъчно надеждни методи или средства за измерване и наличие на смущаващи фактори с неустойчиви статистически характеристики и т.н. [Попчев, 2012]. 94

3 95 При разработване на структурни варианти на ТС за АДП цялата налична входна информация, предоставена предварително или допълнително събрана, се систематизира. В Таблица 1 е изобразен пример на някои от входните параметри, които характеризират техническите системи и околната среда. Таблица 1: Пример за някои входни данни при разработване на ТС за АДП Данни Данни за съществуващи технически средства и производствени условия Данни за новите структурни варианти на технически средства и производствени условия Проектни цели и ограничения Входни параметри производителност на наличните ТС за производство; годишна производствена програма на произвежданите изделия; използвана енергия - електроенергия, сгъстен въздух, газ; заета площ за производство, монтаж, складиране; разходи за помещения и др. производителност на ТС за производство; капиталовложение в новата техническа система; количество на заети производствени работници; работна заплата за основен производствен персонал и др. срокове за проектиране и внедряване на техническа система; очаквана технологична себестойност на изделията, произведени с новите ТС; стратегически цели за заеман пазарен дял; норми и стандарти; закони и др. От предоставената информация може еднозначно да се определят някои от данните (производителност на ТС за производство, заета площ, капиталовложение и др.), а останалите не са определени точно (цени на суровини и материали, работна заплата на производствени работници, цена на електроенергия, някои изисквания и др.), защото е зададена непълно, неточно, размито (понякога дории оскъдно, незадоволително, преходно, недостатъчно). Предпоставките за възникване на неопределеност са два основни вида: поради отсъствие в пълен обем на необходимата информация за решаване на задачата. Не е възможно да се определят истинските стойности на някои от неопределените характеристики (параметри с непълна информация) на проектираните ТС субективност и несъгласуваност на мненията на ЛВР. Тази предпоставка може да възникне, когато при оценка на алтернативните варианти по даден критерий се получава размито отношение на предпочитание (напр. оценки от типа много добър, задоволителен и др.) или когато на ЛВР са разрешени отговорите: не знам, не мога да отговоря и др. За описание на факторите на неопределеността може да се използват различни модели. Таблица 2: Форми на описание на непълната информация. Форми на описание на непълната информация Стохастично Статистическо Интервално Размито ω(z) ω (z) [z - ; z + ] µa (z) Плътност на вероятност на случайния фактор z. Статистическа оценка на плътността на вероятност. Интервал на възможните значения на неопределения фактор z. Функция на принадлежност на фактора z към размито множество.

4 96 Стохастичното описание се използва, когато на фактора на неопределеността z може да се отдаде вероятностен, случаен характер. Към тази форма на описание принадлежат параметри със вероятностен, случаен характер качество на продукцията, коефициент на готовност и др. Статистическото описание се използва, когато данните се събират в резултат на експерименти в условията на случайни смущения и грешки. Точността на статистическите оценки зависи от плана на експеримента, броя на опитите и е силно чувствителна към допусканията. Интервално описание се използва много често в широк кръг практически задачи, защото е свързана с най-малко ограничения за неопределените параметри. В интервалното описание е известен само диапазонът на възможните значения на променливите. Подходящо е за описание на физична неопределеност от типа неточност, когато за разглежданата величина е известно само това, че е ограничена. Размитото (неясно) описание се прилага в случаите, когато информацията за параметрите често е зададена описателно, в достатъчно размити термини, например много повече от 10, около 100, приблизително еднакви и др. Зададена е не точна стойност на даден параметър, а множество от възможни негови значения, според степента на увереност на ЛВР. Теорията на размитите множества се използва за дефиниране на размитите подмножества на параметрите естетически показатели, ергономични изисквания, ремонтопригодност, лесна пренастройка и др. [Вощинин, Сотиров, 1989]. Класификация на моделите за вземане на решения при непълна информация [Зайченко, 1991]: според характера на предпочитанията: модели на размито математическо програмиране; на размити отношения на предпочитание; модели на размита очаквана полезност; модели, базирани на размита логика с лингвистични значения на истинност. според броя на използваните критерии еднокритериални и многокритериални; според броя на ЛВР индивидуални и колективни; според броя на етапите едноетапни и многоетапни. Когато моделът за вземане на решение е зададен като целева функция и ограничения, а непълната информация се проявява като неопределеност на параметрите на тази функция или неточност на множеството на алтернативите, то задачата може да се реши по метода на размито математическо програмиране. 4. Изводи Голяма част от съвременните задачи за вземане на решение при проектиране и планиране на производството се характеризират с наличие на недостоверни и неопределени фактори. Решаването на проблема за избор на оптимален вариант на ТС на АДП е силно зависим от вида и обема на параметрите на системата. Литература: 1. Бродецкий, Г.Л. Системный анализ в логистике. Выбор в условиях неопределености. Изд. Академия, Москва, 2010, 336 с. 2. Вощинин, А.П., Г.Р. Сотиров. Оптимизация в условиях неопределености. Изд. МЭИ (СССР), Техника (НРБ), 1989, 224 с. 3. Деменков, Н.П. Нечеткое управление в технических системах. Изд. МГТУ им. Баумана, Москва, 2005, 201 с. 4. Зайченко, Ю.П. Исследование операции: Нечеткая оптимизация. Изд. Выща школа, Киев, 1991, 192 с.

5 5. Иванов А.А, Олейников С.Я., Бочаров С.А. Риск-менеджмент учебнометодический комплекс. ЕАОИ, Москва, Николов Б. Управление на риска в производствените системи (Класически и алтернативни решения). КИНГ, С., Малаков, И. Нискостойностна автоматизация на дискретното производство. Издателство на ТУ-София, С., Малаков, И., Д. Доцев. Основи на проектирането на мехатронни системи. Ръководство за лабораторни упражнения, Софттрейд, С., Менгов, Г. Вземане на решения в условията на риск и неопределеност. ИК Жанет 45, Пловдив, Островский, Г.М., Ю.М. Волин. Технические системы в условиях неопределености: гибкость и оптимизация. Изд. БИНОМ, Москва, Павлова, Р. Оптимизация на технологични обекти и системи при непълна информация. Дисертация ктн, ВХТИ, С., Попчев, И. Шест теми по управление на риска. лекции, С., Рыков, А.С. Системный анализ: модели и методы принятия решений и поисковой оптимизации. Изд. МИСиС, Москва, 2009, 608 с. 14. Славов, З. и к-в, Анализ на пазари и вземане на решения в условия на неопределеност. ВСУ-УИ, Варна, 2012, 349 с. 15. Токарев, В.В. Методы оптималных решений. Т.2 Многокритериальность. Динамика. Неопределеность. Изд. Физматлит, Москва, 2011, 422 с. 16. Трухаев, Р.И. Модели принятия решений в условиях неопределености. Изд. Наука, Москва, 1981, 258 с 17. Чекшин, В.И. Экономическая оценка инвестиций. МГИСиС, Электросталь, Москва, TYPES OF INCOMPLETE INFORMATION FOR SELECTION THE BEST STRUCTURAL VARIANT OF TECHNICAL MEANS FOR DISCRETE MANUFACTURING AUTOMATION Polina Aleksandrova Abstract: This paper examines the types of incomplete information in the choice of the optimal technical means for discrete manufacturing automation. It describes the specific features of the process of decision making and the need to solve the task of optimization under uncertainty. Данни за авторa: Полина Александрова Александрова, маг.инж., редовен докторант, катедра АДП при МФ, Технически Университет София, Р. България, София, бул. Кл. Охридски 8, тел , е-mail: 97