Бикритериальные модели и алгоритмы оптимизации управления обслуживанием детерминированных потоков объектов в системах транспортного типа

• Автор: Цветков, Александр Игоревич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 119 с. : ил.

1.1. Модели обслуживания.

1.1.1. Модели обслуживания множества объектов с линейными функциями индивидуальных штрафов
1.1.2. Каноническая модель управления однопроцессорным обслуживанием потока объектов.
1.1.3. Модель управления обслуживанием группы пространственно рассредоточенных стационарных объектов подвижным процессором

1.1.4. Модели управления обслуживанием бинарного потока объектов

1.2. Постановки задач синтеза оптимальных стратегий управления и методы

их решения.

1.2.1. Метод динамического программирования.

1.2.2. Метод ветвей и границ

1.2.3. Эвристические методы синтеза стратегий управления обслуживанием 1.3. Подходы к решению многокритериальных задач управления

обслуживанием

1.3.1. Схемы компромисса
1.3.2. Метод динамического программирования для решения многокритериальных задач дискретной оптимизации.
1.3.3. Метод ветвей и границ для решения многокритериальных задач дискретной оптимизации
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1.
ГЛАВА 2. БИКРИТЕРИАЛЬНАЯ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ И АЛГОРИТМЫ ОПТИМИЗАЦИИ СТРАТЕГИЙ ОДНОПРОЦЕССОРНОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ БИНАРНОГО
ПОТОКА ОБЪЕКТОВ В ЛИНЕЙНОЙ РАБОЧЕЙ ЗОНЕ.
2.1. Построение математической модели обслуживания и постановка
экстремальных задач
2.1.1. Содержательное описание технологии однопроцессорного обслуживания бинарного потока объектов
2.1.2. Математическая модель однопроцессорного обслуживания.
2.1.3. Постановки бикритериальных задач синтеза стратегий управления обслуживанием.
2.2. Использование схем компромисса для решения бикритсриальной
проблемы управления обслуживанием.
2.2.1. Метод динамического программирования для синтеза стратегий управления однопроцессорным обслуживанием при наличии единственного критерия оценки эффективности.
2.2.2. Применение метода последовательных уступок по значению ведущего критерия
2.2.3. Применение метода линейной свертки критериев.
2.2.4. рименение метода идеальной точки.
2.3. Синтез полной совокупности Паретоош имальных стратегий управления
обслуживанием на основе идеологии динамического программирования
2.3.1. Построение рекуррентных соотношений динамического
программирования.
2.3.2. ример реализации алгоритма динамического
программирования.
2.3.3. Устойчивость структуры стратегий управления обслуживанием
2.3.4. Модификация метода динамического программирования
2.4. Синтез стратегий управления обслуживанием на основе эволюционно
генетического подхода.
2.4.1. Построение эволюционногенетического алгоритма.
2.3.1. Результаты численных экспериментов.
2.5. Результаты тестирования разработанных алгоритмов.
2.6. Учет расстояния, пройденного процессором при автономном движении
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2.
ГЛАВА 3. БИКРИТЕРИАЛЬНАЯ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ
И ОПТИМИЗАЦИЯ СТРАТЕГИЙ ДВУХПРОЦЕССОРНОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ БИНАРНОГО ПОТОКА ОБЪЕКТОВ
В ЛИНЕЙНОЙ РАБОЧЕЙ ЗОНЕ
3.1. Построение математической модели обслуживания и постановка
экстремальной задачи
3.1.1. Содержательное описание технологии двухпроцессорного обслуживания
3.1.2. Построение математической модели.
3.1.3. Постановка бикритсриальной задачи синтеза стратегий управления двухпроцессорным обслуживанием
3.2. Синтез полной совокупности Парстооптимальных стратегий управления
обслуживанием на основе идеологии динамического программирования
3.2.1. Построение рекуррентных соотношений динамического программирования
3.2.2. Иллюстрация работы алгоритма.
3.2.3. Результаты вычислительных экспериментов
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3.
ГЛАВА 4. БИКРИТЕРИАЛЬНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ СТРАТЕГИЙ
УПРАВЛЕНИЯ ОДНОПРОЦЕССОРНЫМ ОБСЛУЖИВАНИЕМ ТЕРНАРНОГО ПОТОКА ОБЪЕКТОВ В ТРЕХКОМПОНЕНТНОЙ
УЗЛОВОЙ ЗОНЕ.
4.1. Построение модели однопроцессорного обслуживания тернарного потока
объектов и постановка экстремальной задачи
4.1.1. Содержательное описание технологии обслуживания в трехкомпонентной рабочей зоне.
4.1.2. Построение математической модели.
4.1.3. Постановка бикритериальной задачи синтеза стратегий управления обслуживанием.
4.2. Синтез полной совоку пности Паре гооптимальных стратегий управления
обслуживанием на основе идеологии динамического программирования
4.2.1. Построение рекуррентных соотношений динамического программирования
4.2.2. Результаты вычислительных экспериментов
4.3. Обобщение модели обслуживании на случай произвольного количества
ветвей узловой зоны и тоЬПепроцессорои.
4.3.1. остроение модели обслуживания
4.3.2. Постановка многокритериальной задачи.
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4.
ГЛАВА 5. ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ПОДДЕРЖКИ ОПЕРАТИВНОГО
УПРАВЛЕНИЯ ОБСЛУЖИВАНИЕМ ПОТОКА ОБЪЕКТОВ
5.1. Назначение и функциональные возможности программного комплекса.
5.2. Интерфейс пользователя программного комплекса.
5.3. Архитектура программного комплекса.
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 5.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


В отличие от работ вышеперечисленных авторов основное внимание в диссертации уделено моделированию и оптимизации управления ТТО тоЬПепроцессорами потоков объектов в производственных комплексах, системный анализ которых выявил необходимость учета значений двух, а в отдельных случаях и трех независимых критериев оценки эффективности управления их функционированием. Такого рода ТТО характерно, в частности, при реализации сравнительно новой технологии обслуживания потоков транспортных судов на ходу при транзитном прохождении ими крупномасштабной зоны ответственности сервисного предприятия. Обслуживание при этом осуществляется специализированными судами технического флота одним или несколькими, предназначенными для выполнения одного определенного вида или некоторого фиксированного набора работ, в том числе материальнотехнического и продовольственного снабжения, утилизации отходов, ремонта оборудования и т. В районах интенсивного судоходства, а также в короткие периоды северного завоза через зону ответственности сервисного предприятия протяженностью от нескольких десятков до нескольких сотен километров в зависимости от специфики географического региона на горизонте оперативного планирования может проходить до и более транспортных судов. Любое такое судно может запросить у сервисного предприятия обслуживание, получить на это согласие или отказ в зависимости от складывающейся оперативной обстановки. Соответственно в диссертационной работе построение и исследование алгоритмов синтеза стратегий управления ТТО выполнено с учетом вышеотмеченных особенностей. Целью работы является построение и исследование математических моделей и алгоритмов решения бикритериальных задач оптимизации управления обслуживанием потоков объектов в рабочих зонах тоЫ1епроцессоров. При этом рассмотрены следующие типовые схемы обслуживания и конфигурации рабочей зоны. К Обслуживание потока объектов тоЫ1епроцессором в рабочей зоне, имеющей линейную структуру. В качестве критериев оценки эффективности стратегии управления выступают значения суммарного дохода и суммарного штрафа за обслуживание и отказы в обслуживании объектов потока, в том числе с учетом дополнительного ограничения. Обслуживание потока объектов двумя тоЫ1епроцессорами в зоне, имеющей линейную структуру. В качестве критериев оценки эффективности управления выступают значения суммарных доходов раздельно по каждому из процессоров. Обслуживание потока объектов тоЫ1епроцессором в узловой рабочей зоне. В качестве критериев оценки эффективности управления выступают значения суммарного дохода и суммарного штрафа за обслуживание и отказы в обслуживании объектов потока. Научная новизна работы состоит в следующих основных результатах, выносимых на защиту. Построено семейство базовых бикритериальных математических моделей обслуживания потоков объектов в типовых конфигурациях рабочих зон тоЬПепроцессоров, описывающих, в том числе, процессы обслуживания потоков транспортных судов. В рамках построенных моделей сформулированы задачи оптимизации стратегий управления обслуживанием. Исследованы особенности применения различных схем компромисса для решения поставленных задач и обосновано использование парадигмы Парето. В рамках идеологии динамического программирования и парадигмы Парето разработаны алгоритмы, позволяющие при решении поставленных задач строить полные совокупности эффективных оценок и соответствующие им Паретооптимальиые стратегии управления обслуживанием предложен подход к их селекции и на основе эволюционногенетического подхода сконструирован алгоритм синтеза субоптимальных стратегий. Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на следующих научных форумах. Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых Теоретические и прикладные аспекты кибернетики Киев, . Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и 3х приложений содержит 9 страниц текста библиографический список включает 5 источников. Во введении приводится общая характеристика диссертационной работы, дается обоснование актуальности выполненных исследований, раскрывается научная и практическая значимость полученных результатов. Приводится аннотированное изложение по главам содержания диссертации.