Иерархические нечеткие многоколониальные муравьиные алгоритмы и комплекс программ оптимизации телекоммуникационных сетей нефтетранспортных предприятий

• Автор: Глушко, Сергей Иванович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Смоленск
• Количество страниц: 145 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 Анализ современных математических моделей и методов оптимизации структуры телекоммуникационной сети
1.1 Телекоммуникационная сеть как объект математического моделирования
1.2 Анализ существующих методов оптимизации структуры распределенных телекоммуникационных сетей
1.3 Целесообразность выбора муравьиных алгоритмов для решения задач оптимизации телекоммуникационных сетей
1.4 Обоснование цели и задач исследования
2 Разработка иерархических многоколониальных муравьиных алгоритмов двухкритериальной оптимизации структуры телекоммуникационных сетей
2.1 Иерархическая мультиколониальная муравьиная модель задачи оптимизации структуры телекоммуникационной сети
2.2 Обобщенный муравьиный алгоритм оптимизации структуры телекоммуникационной сети нефтетранспортного предприятия
2.3 Нечетко-продукционный муравьиный алгоритм оптимизации структуры телекоммуникационной сети
2.4 Эвристический муравьиный алгоритм выбора унифицированной структуры телекоммуникационной сети
2.5 Выводы
3 Методика имитационного моделирования и вычислительные эксперименты по оценке эффективности алгоритмов оптимизации телекоммуникационных сетей
3.1 Методика имитации поведения муравьев с использованием инструментальной среды МайаЬ
3.2 Имитационное моделирование разработанных муравьиных алгоритмов для

оптимизации структуры телекоммуникационной сети
3.3 Результаты вычислительных экспериментов по оценке эффективности муравьиных алгоритмов
3.4 Выводы
4 Разработка и практическое применение комплекса программ оптимизации телекоммуникационных сетей «ОеоНЕБ 1.0»
4.1 Архитектура комплекса программ«СеоЯЕ8 1.0» оптимизации структуры телекоммуникационной сети
4.2 Режимы функционирования и методика применения комплекса программ оптимизации телекоммуникационных сетей
4.3 Результаты применения разработанных алгоритмов и комплекса программ «СеоКЕБ 1.0» для проектирования оптимальной телекоммуникационной сети предприятия ОАО «АК «Транснефть»
4.4 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список сокращений и условных обозначений
Словарь терминов
Список литературы
Приложение А. Логико-информационные модели процедуры управления
проектированием и строительством телекоммуникационной сети нефтетранспортного предприятия
Приложение Б. Справка о реализации результатов диссертации на предприятии ОАО «Связьтранснефть»

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Магистральные трубопроводы играют важнейшую роль в нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности, являясь основным и наиболее дешевым средством транспортировки нефти и природного газа в цепи поставок добыча - транспортировка - переработка - конечные потребители. С помощью магистральных трубопроводов осуществляется перемещение почти 100% добываемого природного газа, свыше 95% нефти, не менее 50% продуктов нефтепереработки. В общем объеме транспортировки продукции по магистральным трубопроводам доля нефти составляет 40,3%, газа - 55,4%, нефтепродуктов -4,3%. Эффективность транспортировки углеводородов в значительной мере предопределяет промышленную и экологическую безопасность, динамику экономического роста страны, что обуславливает необходимость решения задач контроля и управления магистральными трубопроводами с использованием информационнотелекоммуникационных систем.
Современные тенденции модернизации структуры управления предприятиями нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности предполагают необходимость разработки и внедрения корпоративных информационных систем нефтетранспортных предприятий (НТО), включающих комплексы программ оптимизации структуры телекоммуникационной сети НТП, которые состоят из единого хранилища данных, систем сбора, обработки и анализа информации. Решение указанных научно-технических задач для территориально распределенных предприятий нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности возможно только при создании гибкой, масштабируемой структуры телекоммуникационной сети НТО.
Проведенный системный анализ современного состояния телекоммуникационных сетей передачи данных (сетей верхнего уровня) как основы электронного обмена производственно-технологической, финансовой и административно-хозяйственной информацией для распределенных НТП, выявил необходимость реконструкции их существующей структуры, которая включает мероприятия по

1.3 Целесообразность выбора муравьиных алгоритмов для решения задач оптимизации телекоммуникационных сетей
Методы роевого интеллекта являются относительно молодым подходом к решению сложных задач поиска, в основу которого положены принципы социального поведения насекомых и других животных. В частности, анализ поведения колоний муравьев вдохновил ряд ученых на создание различных математических методов и алгоритмов, среди которых наиболее изученной и успешно применяемой является методика оптимизации, известная как оптимизационный алгоритм муравьиных колоний [73].
Суть муравьиных алгоритмов (МА) состоит в моделировании поведения муравьев в процессе поиска пищи. Они помечают наиболее удачные маршруты, что позволяет остальным муравьям следовать данной траекторией. МА использует аналогичный механизм для решения оптимизационных задач. С начала 90-х годов XX в., когда алгоритмы муравьиных колоний были впервые предложены, число исследователей АМК резко увеличилось. В результате в настоящее время МА реализованы в практических приложениях, используемых для решения широкого класса оптимизационных задач. Так, с использованием АМК были решены такие сложные оптимизационные комбинаторные задачи, как задача коммивояжера, календарного планирования, раскраски графа, оптимизации передвижения транспортных средств и сетевых графиков, квадратичная задача о назначениях и многие другие.
Муравьи являются социальными насекомыми, формирующими коллективные группы. Такие коллективы за счет совместной работы могут решать динамические задачи высокой сложности, которые невозможно решить отдельными муравьями без использования механизмов координации, управления, контроля.
В 40-50-е гг. XX в., французский зоолог Пьер-Поль Грассе заметил, что некоторые виды термитов реагируют на так называемые «значимые стимулы». Он отметил, что эффекты от этих реакций могут выступать в качестве новых значимых стимулов как для насекомых, которые вырабатывают эти реакции, так и для