Работа в Реальном времени

Работа в реальном времени, операционные решения и реакции зачастую должны быть выполнены мгновенно. Прикладные программы в G2 могут одновременно выполнять рассуждения относительно многократно выполняемых действий в реальном масштабе времени, перерабатывая тысячи правил, выполняя процедуры и модели согласно их приоритетов. Для хранения хронологий данных и событий и для рассужденияотносительно поведения через какое-то время используются переменные типа время.

G2 графика может моделировать знание, представляя объекты, связи и зависимости между объектами. Онаможет рассуждать в терминах связи, следуя сети связанных объектов для определения причин и результатов. Графическая связность объектов позволяет расширить прикладную программу используя графическое объединение аналогов. Графика включает встроенные диаграммы ( графики ), таблицы и рисунки и т.д.

G2 также работает с утилитами графического интерфейса Windows. Эти утилиты используют все преимущества объектно-ориентированных возможностей G2.

Динамическое моделирование и моделирование для анализа " что- если "

G2 позволяют динамически моделировать системы и процессы, используя объекты, правила, процедуры и формулы. Во время разработки модели используются вместо объектов реального мира, что позволяет непрерывно проверять прикладные программы в течение их разработки. Модели могут использоваться на этапе эксплуатации как часть прикладной программы G2 для сравнения фактических и модельных знаний.

Модели можно также использовать для проведения анализа и ответа на вопросы "что- если", определения, например, лучших рабочих условий или лучших проектов. Модели можно также использовать для предсказания важных параметров действий в реальном времени, например, качество изделия или затрат.

G2 объединяет в себе как универсальные технологии построения современных информационных систем (стандарты открытых систем, архитектура клиент/сервер, объектно-ориентированное программирование, использование ОС, обеспечивающих параллельное выполнение в реальном времени многих независимых процессов), так и специализированные методы (рассуждения, основанные на правилах, рассуждения, основанные на динамических моделях, или имитационное моделирование, процедурные рассуждения, активная объектная графика, структурированный естественный язык для представления базы знаний), а также интегрирует технологии систем, основанных на знаниях с технологией традиционного программирования (с пакетами программ, с СУБД, с контроллерами и концентраторами данных и т.д.).

Все это позволяет с помощью данной оболочки создавать практически любые большие приложения значительно быстрее, чем с использованием традиционных методов программирования, и снизить трудозатраты на сопровождение готовых приложений и их перенос на другие платформы.

Раздел IV. Прикладные интеллектуальные системы в экономике.

Глава 10. Интеллектуальная система планирования производства.

10.1 Производственная программа предприятия и календарное планирование.

Стратегия производства и его среда оказывают влияние на структуру и гибкость планов и детализированных расписаний работы цехов. Точное определение плана, а затем и более детального расписания производственных операций, степень сложности, полезность и эффективность автоматизированных планов варьируется от одного типа производственной среды к другому.

В процессе планирования и составления расписания координация заданий осуществляется на основе рассмотрения зависимости последовательности заданий, ресурсов включают распределение всех имеющихся ресурсов, определение временных интервалов для каждой производственной операции, на каждом станке или оборудовании, на котором она должна проходить, и определение размеров партии для каждого задания на обработку. Ресурсная зависимость описывает степень, в которой мощность имеющихся ресурсов ограничивает выпуск продукции в единицу.

Существует четыре основные модели производства. Каждая их них характеризуется своим собственным уровнем сложности и неопределенности в части планирования.

Эти модели описывают:

- непрерывное производство;

- дискретное массовое производство;

- гибкое производство отдельными партиями;

- производство малыми партиями как единичное производство.

Непрерывное производство характеризуется обработкой и выпуском больших количеств объемной продукции (например, нефтеперерабатывающие и химические заводы). Процесс обычно автоматизирован с использование датчиков для измерения важнейших переменных процессов.

Дискретное массовое производство предназначено для выпуска товаров широкого потребления в больших объемах. В основном, эти товары отличаются минимальной вариацией модели (например автомобили и электроприборы). Для производства характерны минимальная гибкость, фиксированные технологические маршруты, постоянная производственная мощность и специализированная оснастка для специфических изделий. Среда обычно не требует координации великого множества станков, людей и материалов.

Гибкое производство (гибкие производственные системы - ГПС). Гибкое изменение ассортимента, объемов выпускаемой партии, быстротой реагирования и переналадки производства к требованиям рынка и внешней среде.

Единичное производство. Такой цех, характеризуется малым количеством дискретных деталей с вариациями в конструкции детали, требованиями к технологическому процессу, а размер заказа варьируется от заказа к заказу и от изделия к изделию. Поток заказов через цех обычно не отличается той непрерывностью, которую мы наблюдаем в первых двух вариантах производства.

В дальнейшем мы будем рассматривать системы планирования и управления на примере непрерывного производства, а именно нефтеперерабатывающего завода (НПЗ).

Планирование, наряду с проектированием, управлением, диагностированием, является важной фазой производственного цикла. В качестве исходных данных здесь выступают проект изделия, его качество, необходимые экономические показатели, цены на ресурсы и возможности производственного оборудования. На этой стадии осуществляются прогноз требований покупателя, планирование самого процесса, размещение оборудования, технического обслуживания и тренинга персонала. Интеллектуальные системы применяются для решения любой из этих задач. Планирование основного производства представляет собой расчет производственной программы предприятия.

Эта задача сводится к нахождению такого вектора производств (загрузки оборудования, вариантов работы технологических установок) который обеспечивает экстремум выбранного критерия оптимизации и выполнение ограничений, накладываемых условиями производства.

Существует множество математических моделей оптимального планирования, однако использование их в реальных условиях бывает затруднено. В особенности это касается оперативно-календарного планирования, в процессе которого возникает проблема реализуемости моделей и необходимость их оперативной корректировки с учетом информации обратной связи о фактическом ходе производства. При этом приходится сталкиваться с неопределенностью целей, возникающей при стремлении выполнить одновременно недостижимые задания на выпуск конкурирующих товарных продуктов, с одной стороны, и критерия, с другой стороны.

Кроме того, в результате воздействия возмущающих факторов, а также неполноты и неточности исходной информации, оказывается нечетко определенными основные системные параметры (целевые функции, ограничения, коэффициенты).

В этой связи сотрудники планово-производственных служб на практике склонны использовать свои собственные правила решения, основанные на их опыте и знаниях. Такие эвристические правила, хотя и не гарантируют математической оптимальности, но оказываются адекватными реальным условиям производства и реализуемыми на практике.

Совершенствование системы планирования, повышение её эффективности и надежности связано с переходом на новую информационную технологию и созданием на её основе качественно новых систем, базирующихся на знаниях.

Про планирование лучше всего сказать так: это то, что происходит до производства конкретного продукта. В фазе планирования перечисляются по пунктам работы и задания, которые должны быть выполнены в ходе производственного процесса. Помимо этого определяются основные требования к материалам, оборудованию и рабочей силе, а также производятся оценки стоимости и времени выполнения отдельных работ.

Эффективность и корректность планов, используемых для управления производственными процессами, оказывает прямое воздействие на успех промышленного предприятия. Стратегические планы, отражающие цели организации, фирмы или предприятия, развертываются в гамму специфических планов и графиков.

Круг задач, входящих в область планирования производства и управления, включает планирование технологических процессов, планирование операций и управление работой цеха. Во многих случаях из-за сложной природы планирования и задач управления, а также отсутствия точных и ясных границ задачи, трудно установить набор характеристик и границы, присущие каждой функции.

Этапы планирования производства и управления производством связаны между собой в силу взаимозависимости данных, а также в силу того обстоятельства, что решения, принятые на этапе планирования, часто определяют природу и степень управления, необходимого на цеховом уровне. Данные, получаемы с рабочих мест, с нижнего уровня управления в ходе производства, оказывают влияние на будущие планы.

Целью управления производством является реализация заранее намеченного плана производства (или стратегии) и управление всеми аспектами производства согласно этому плану или стратегии.

При планировании внутри промышленного предприятия создается множество планов, от долгосрочных до краткосрочных. Долгосрочное планирование определяет стратегию предприятия, а также включает в себя планы снабжения материалами для обеспечения работы предприятия и продажи изделий на период от нескольких месяцев до нескольких лет. Более детальные планы разделяются вплоть до уровня выполнения каждого заказа и каждой операции.

Долгосрочное планирование придает особое значение планировочной деятельности предприятия на больших отрезках времени. Долгосрочное планирование обеспечивает необходимую координацию работ, выполняемых в многофункциональном производстве. Производственные планы на различные периоды времени формируются на основе заказов потребителей, заказов на пополнение заказов, генерируемых "внутри" и "вне" производства, и прогнозов объемов продаж.

Основными при долгосрочном планировании являются главный (стратегический) план и текущий план. Часто они совпадают по горизонту планирования. Календарные планы в основном представляют собой разбивку текущего годового плана на квартальные и месячные планы с необходимой корректировкой.

Главный план представляет собой всеобъемлющую производственную программу с которой взаимосвязываются все последующие детальные планы и графики. Он гарантирует, что производственные планы являются выполненными и что оперативные планы, рождаемые на их основе, также осуществляются. Содержание главного плана служит прямо или косвенно руководством не только требований общей производительности, но и для расстановки окончательных производственных приоритетов. Оно используется администрацией для определения необходимости в приобретении нового оборудования, определения требований на людские и финансовые ресурсы, предсказания влияния сезонных изменений на производстве. Горизонт планирования – в основном один год.

Задачей календарного планирования является при данном наборе производственного оборудования и технологических ограничений и требований, выраженных в терминах количества и качества продукта и временных ограничений, найти допустимую последовательность операций на разнообразном оборудовании (в дискретном производстве) или эффективные режимы работы в технологических установок во времени с учетом ограничений на сырье и производительность (в непрерывном производстве, которые удовлетворяли бы поставленным целям).

Три функции обязательно должны выполняться системой календарного планирования. Во-первых, должна непрерывно производиться оценка процесса и работы системы для своевременного определения зон, требующих внимания. Во-вторых, когда проблемные зоны определены, должны быть приняты решения о том, что необходимо сделать для правильного решения проблемы. В-третьих, должно быть реализовано решение для системы или процесса, поведение которого следует скорректировать. Также возможна корректировка самого плана.

Краткосрочное оперативное планирование осуществляется в период до 3-х дней. Этот план представляет собой способ контроля над ходом производства и достижения целей, поставленных главным планом. Целями могут быть выполнения сроков завершения всех работ по заданиям; минимизация складских запасов за счет максимизации коэффициентов использования станков, а также трудовых ресурсов. Помимо этого цели оперативного плана отражаются в требованиях управления запасами, выпуске новых цеховых заказов и контроля за работой цеха.