Модели и методы решения задачи автоматизированного составления расписаний с интеллектуальной поддержкой принятия решений

• Автор: Воронин, Иван Викторович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 159 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ ЗАДАЧИ И СРЕДСТВ ЕЕ РЕШЕНИЯ.

1.1 Общая характеристика задачи

1.2 Обзор существующих средств решения.

1.3 Обзор методов решения

1.3.1 Математическое программирование.

1.3.2 Комбинаторный подход

1.3.3 Эвристические и вероятностные методы

1.4 Выводы по разделу

2 ФОРМАЛИЗАЦИЯ ЗАДАЧИ

2.1 Общая модель задачи
2.2 Формализация задачи на основе аппарата теории множеств.
2.3 Формирование элементов расписания
2.4 Принципы анализа исходных данных.
2.5 Выводы по разделу
3 РАЗРАБОТКА МЕТОДА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ.
3.1 Последовательный метод составления расписания
3.2 Расчет коэффициентов сложности с применением нейронных сетей
3.3 Выводы по разделу
4 РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ
4.1 Разработка структуры автоматизированной системы составления
расписания занятий.
4.2 Аппаратная подсистема
4.3 Программная подсистема.
4.4 Разработка логической структуры базы данных
4.5 Разработка алгоритма составления расписания.
4.6 Разработка модуля анализа исходных данных.
4.7 Разработка модуля корректировки расписания
4.8 Методическая подсистема.
4.9 Выводы по разделу.
5 АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ.
5.1 Разработка критериев оценки качества расписания занятий.
5.2 Результаты внедрения автоматизированной системы.
5.3 Исследование влияния объема аудиторного фонда на качество расписания.
5.4 Реализация нейросегевого подхода подсчета КС
5.5 Выводы по разделу.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список использованных источников


Для устранения субъективности формирования первоначальной последовательности занятий предложена модификация последовательного метода расстановки, основанная на изменении порядка следования занятий в процессе составления расписания путем пересчета коэффициента сложности. В четвертом разделе описаны основные этапы разработки автоматизированной системы составления расписания занятий, реализующей разработанные алгоритмы. Описана аппаратная, программная и методические подсистемы. БД), позволяющая вводить, хранить и редактировать исходные данные и все необходимые требования и ограничения. По принципам, описанным в предыдущих разделах, разработан модуль анализа исходных данных и модуль составления расписания занятий. Для обеспечения устойчивости получаемых результатов разработан модуль корректировки расписания, позволяющий в автоматизированном режиме осуществлять назначение нерасставленных занятий и производить корректировку расписания. Разработанная система составления расписания является подсистемой информационной системы учебнометодического управления (ИС УМУ), комплексно автоматизирующей подготовку и планирование учебного процесса. Пятый раздел посвящен внедрению разработанной системы в промышленную эксплуатацию и анализу результатов ее практического применения. Разработана система критериев оценки качества расписания занятий. Проанализированы результаты внедрения автоматизированной системы, получены оценки показателей качества, которые позволяют сделать вывод о высоком уровне качества расписания, подготовленного с применением разработанной системы. Проведено исследование влияния объема аудиторного фонда на качество расписания. Предложена модель задачи составления расписания с учетом системы рассматриваемых на практике ограничений. Предложены метод и алгоритм составления расписания на основе упорядочения его элементов с использованием гибких приоритетов. Разработаны модель, расчетная схема и алгоритм для определения приоритетов элементов расписания. Разработаны метод и алгоритм настройки приоритетов в процессе составления расписания на основе нсйросетевого подхода. Разработана, реализована и внедрена в эксплуатацию автоматизированная система составления расписания занятий. Разработана методика составления расписания занятий с помощью автоматизированной системы. Разработана система критериев оценки качества расписания и алгоритмы их оценки. Предложенная модель обеспечивает учет необходимости выполнения операции несколькими машинами различных классов (специализированные и универсальные), возможности выбора универсальной машины по заданной совокупности признаков, индивидуальных режимов работы машин. Предложенный метод составления расписания основан на упорядочивании сто элементов с использованием гибких приоритетов и применении аппарата нечеткой логики для выбора времени и аудитории для проведения занятий, что позволяв'! Настройка приоритетов в процессе составления расписания осуществляется на основе нейросетевого подхода с учетом получаемых оценок качества расписания. БГТУ «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова в течение двух лет. На основе полученных в диссертации результатов построена и внедрена в эксплуатацию автоматизированная система составления расписания занятий в высшем учебном заведении. Эксплуатация автоматизированной системы в БГТУ «Военмех» им. Д.Ф. Устинова в течение двух лет подтверждает ее эффективность при составлении расписания на основе учета широкого набора ограничений на режим работы преподавателей, аудиторий и учебных фупп. Распределенная структура автоматизированной системы и разработанная методика составления расписания обеспечивают параллельную работу большого коллектива пользователей без специальной подготовки. Автоматизированная система обеспечивает поддержание расписания занятий в электронной форме и оперативное внесение текущих изменений в расписание с интерактивным контролем их допустимости. Результаты диссертационного исследовании внедрены в процесс планирования и подготовки учебного процесса в БГТУ «Военмех» им. Д.Ф.