Разработка метода планирования бизнес-процессов на основе имитационно-эволюционного моделирования : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук : 05.13.10

📅 2020 год
Антонова, А. С.
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………………………………… 4 ГЛАВА 1 ПЛАНИРОВАНИЕ БИЗНЕС-ПРОЦЕССОВ КАК ОБЪЕКТ УПРАВЛЕНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЯ ………………………………………………………. 10
1.3
ситуаций ………………………………………………………………………………………………… 40 1.4 Анализ применимости методов теории планирования
экспериментов ……………………………………………………………………………………….. 44 1.5 Постановка задачи диссертационного исследования ……………………… 47
ГЛАВА 2 МЕТОД МУЛЬТИАГЕНТНОЙ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИИ (МГО) ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ПЛАНИРОВАНИЯ…….. 49
2.1 Постановка задачи календарного планирования проектных работ….. 49
2.2 Разработка эвристико-имитационного метода планирования работ… 52
2.3 Разработка нового метода МГО …………………………………………………….. 62
2.4 Сравнительный анализ метода МГО и методов планирования ……….. 69
2.5 Выводы…………………………………………………………………………………………. 74
ГЛАВА 3 ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДА МГО …………………. 76
Сравнительный анализ систем динамического моделирования
3.2
продукции ……………………………………………………………………………………………… 89
Реализация метода МГО в системе выпуска металлургической
3
3.2.1 Постановка задачи на разработку технологии эволюционного моделирования …………………………………………………………………………………. 89 3.2.2 Реализация информационной технологии в модуле оптимизации процессов …………………………………………………………………………………………. 92 3.2.3 Тестирование работы технологии имитационно-эволюционного моделирования …………………………………………………………………………………. 96
3.3
ГЛАВА 4 ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА МУЛЬТИАГЕНТНОЙ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИИ …………………………………………………………. 102
4.1 Применение метода МГО к задаче планирования
ЗАО «Телесистемы»……………………………………………………………………………… 102
4.1.1 Разработка мультиагентной имитационной модели процессов выполнения работ …………………………………………………………………………… 102 4.1.2 Обоснование адекватности мультиагентной имитационной модели ……………………………………………………………………………………………. 107 4.1.3 Применение эвристико-имитационного метода к задаче планирования………………………………………………………………………………….. 113
4.1.4 Применение метода МГО к задаче планирования …………………. 117
4.1.5 Сравнительный анализ использования методов планирования 124
Выводы……………………………………………………………………………………….. 100
4.2
производства………………………………………………………………………………………… 128 4.3 Выводы……………………………………………………………………………………….. 137
ЗАКЛЮЧЕНИЕ …………………………………………………………………………………………. 138 СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ…………………….. 140 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………………………………………… 142 СПИСОК ИЛЛЮСТРАТИВНОГО МАТЕРИАЛА ……………………………………… 161 ПРИЛОЖЕНИЕ А Копии документов, подтверждающих использование результатов диссертационного исследования……………………………………………… 164 ПРИЛОЖЕНИЕ Б Свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ ……………………………………………………………………………………………………. 166

Задача планирования бизнес-процессов (БП) является одной из ключевых задач управления организационными системами. К рассматриваемым БП относятся процессы выполнения проектных работ, в том числе с привлечением сторонних (субподрядных) ресурсов.
В работе рассматривается задача календарного планирования, связанная с формированием такого плана работ, который обеспечивал бы выполнение всех работ в директивные сроки с учетом возможности сдвига начала выполнения работ в заданных временных рамках. Для выполнения работ используются ограниченные складируемые и нескладируемые ресурсы. К нескладируемым ресурсам относятся ресурсы, которые допускают повторное использование после высвобождения, например, персонал. К складируемым относятся ресурсы, которые полностью расходуются в заданном объеме в процессе выполнения, например, технические объекты в процессе монтажа.
К одной из основных проблем, с которыми сталкивается при планировании лицо, принимающее решения (ЛПР), можно отнести возникновение противоречий между директивными сроками и ограничениями на нескладируемые ресурсы. Возможным решением является привлечение субподрядных ресурсов в случае недоступности собственных ресурсов. С учетом вышесказанного, целью планирования помимо соблюдения директивных сроков является снижение затрат на привлечение субподрядных (нескладируемых) ресурсов. Предприятия различных сфер деятельности сталкиваются с подобными задачами, например, производственные и проектные организации, имеющие фиксированный штат сотрудников и своевременно и гибко реагирующие на изменение спроса путем привлечения субподрядных ресурсов в случае необходимости. Время принятия решения при планировании не должно превышать критического значения для обеспечения своевременного реагирования на изменение спроса. Неэффективное планирование в подобных организациях приводит к финансовым потерям.
5
Таким образом, актуальной задачей является разработка метода и информационной технологии (ИТ) планирования с учетом оптимизации стоимости субподряда, наличия временных ограничений и ограничений на ресурсы складируемого и нескладируемого типа.
Степень разработанности темы исследования. Задача календарного планирования относится к классу задач, изучаемых в рамках теории расписаний и сетевого планирования. Развитием данных направлений науки занимались отечественные и зарубежные ученые: Гимади Э. Х., Гончаров Е. Н., Канев В. С., Кочетов Ю. А., Мезенцев Ю. А., Моудер Дж., Норенков И. П., Прилуцкий М. Х., Севастьянов С. В., Столяр А. А., Танаев В. С., Шкурба В. В., Johnsom S., Happ W., Kelley E., Pinedo M., Pritsker A. и др.
Рассматриваемая оптимизационная задача при наличии ограничений на ресурсы и директивные сроки выполнения работ в общем случае является алгоритмически сложной. Для решения подобных задач применяют либо малотрудоемкие приближенные алгоритмы, либо эвристики, сужающие пространство поиска. Применение к задаче планирования эвристических методов эволюционного моделирования рассмотрено в работах Аверченкова В. И., Емельянова В. В., Курейчика В. В., Мышенкова К. С., Полетайкина А. Н., Шаповалова Т. С., Brezuliani A., Karova M., Klimek M., Okada I., Osaba E., Sriprasert E. и др. При этом в научных публикациях по теме исследования задаче оптимизации стоимости привлекаемого субподряда и учету дискретных ограниченных складируемых ресурсов не уделено должного внимания.
Таким образом, разработка метода и компьютерной технологии планирования с учетом складируемых и нескладируемых ресурсов и снижения затрат на субподрядные ресурсы на основе гибридного эвристического метода имитационно-эволюционного моделирования представляет научный и практический интерес.
Диссертационная работа выполнена при поддержке гранта РФФИ No 18- 37-00183 и договора No 02.G25.31.0055 (проект 2012-218-03-167).

6
Объектом исследования служат организационные, логистические, производственные (бизнес) процессы проектных организаций, а предметом исследования являются методы принятия решений в организационных системах с применением эвристического поиска в пространстве допустимых решений.
Целью диссертационной работы является разработка методов и программных средств планирования бизнес-процессов и проектных работ на основе имитационно-мультиагентного и эволюционного моделирования.
Для реализации цели в работе решаются следующие задачи:
1) критическийанализсуществующихметодов,моделейипрограммных средств планирования работ в сложных организационных системах;
2) формализация задачи планирования работ с учетом минимизации субподрядных ресурсов и наличия временных и ресурсных ограничений;
3) разработка метода мультиагентной генетической оптимизации для планирования проектных работ на основе интеграции имитационного мультиагентного и эволюционного моделирования;
4) разработка алгоритмического и программного обеспечения для реализации метода мультиагентной генетической оптимизации планирования.
Идея работы заключается в применении генетической оптимизации к предметной области процессов преобразования ресурсов.
Методология и методы исследования: методы системного анализа, аппарат продукционных систем, имитационно-мультиагентное, эволюционное и математическое моделирование, эвристические методы поиска решения (алгоритм имитации отжига и поиска новизны, генетические алгоритмы).
Научная новизна результатов диссертации заключается в следующем.
1. Разработан алгоритм интеллектуального планирования, основанный на использовании мультиагентной имитационной модели распределения складируемых и нескладируемых ресурсов и эвристических правил смещения сроков начала выполнения работ с целью сдвига «узкого места» в отличие от

7
метода критического пути и имитационного моделирования без агентов (п. 4 Паспорта специальности 05.13.10).
2. Разработан новый метод планирования проектных работ на основе имитационно-эволюционного моделирования с учетом оптимизации затрат на привлечение субподрядных ресурсов в отличие от методов теории расписаний (п. 10 Паспорта специальности 05.13.10).
3. Разработана ИТ поддержки принятия решений для задачи планирования БП и проектных работ на основе интеграции имитационно- мультиагентного и эволюционного моделирования (п. 5 Паспорта специальности 05.13.10).
Теоретическая значимость исследований состоит в развитии теории и методов построения гибридных интеллектуальных систем поддержки принятия решений, основанных на интеграции имитационно-мультиагентного и эволюционного подходов.
Практическая значимость исследований состоит в разработке ИТ планирования БП на базе продуктов семейства BPsim и автоматизированной системы выпуска металлургической продукции (АС ВМП). Разработанный метод и ИТ планирования БП внедрены в ООО «НПП «Системы автоматизации поддержки бизнеса» и используются в учебном процессе в Уральском федеральном университете в рамках дисциплин «Системы поддержки принятия решений» и «Системы искусственного интеллекта» (см. Приложение А). Разработанные программы прошли государственную регистрацию в качестве программ для ЭВМ (см. Приложение Б).
Апробация. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных и всероссийских конференциях: 5th European Symposium on Computer Modeling and Simulation (Madrid, Spain 2011), Международной конференции «Информационные Технологии и Системы» (Челябинск 2012), 8th and 10th International Multi-Conference on Computing in the Global Information Technology (Nice, France 2013, St. Julians, Malta 2015), 10th International Conference on Ubiquitous and Future Networks (Prague, Czech

8
Republic 2018), 28 международной конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (Севастополь 2018), Всероссийской научно-практической конференции «Имитационное моделирование. Теория и практика» (Екатеринбург 2019).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 работ, из них 5 статей опубликованы в журналах из списка ВАК; 5 работ – в трудах и материалах международных конференций; 3 работы индексированы в научных базах Scopus и Web of Science, 2 свидетельства о регистрации программы для ЭВМ.
Степень достоверности результатов работы. Обоснованность и достоверность результатов научной работы подтверждается следующим: привлечением формальных логических теорий для доказательства результатов исследований; результатами вычислительных экспериментов, демонстрирующих согласованность результатов применения метода мультиагентной генетической оптимизации, эвристико-имитационного метода сдвига «узких мест» и метода перераспределения ресурсов, реализованного в MS Project, к задаче планирования; применением разработанной компьютерной технологии планирования в проектных организациях.
Положения, выносимые на защиту.
1. Метод мультиагентной генетической оптимизации бизнес-процессов, который отличается:
 интеграцией имитационно-мультиагентного и эволюционного подходов для задачи планирования работ, связанной с оптимизацией и динамическим распределением собственных и субподрядных ресурсов;
 использованием модифицированного генетического алгоритма на основе алгоритмов имитации отжига и поиска новизны для проведения поиска в пространстве решений;

9
 алгоритмом интеллектуального планирования, основанном на использовании мультиагентной модели распределения ресурсов и эвристических правил смещения сроков начала выполнения работ.
2. Компьютерная технология планирования проектных работ, отличающаяся:
 гибридной архитектурой модели мультиагентной генетической оптимизации, которая позволяет строить сложные модели планирования, состоящие из двух взаимодействующих между собой элементов: мультиагентной модели и блока мультиагентной генетической оптимизации управляемых параметров модели;
 поддержкой разработки модели мультиагентной генетической оптимизации как непрограммирующими пользователями с помощью диалогового интерфейса интеллектуального агента, так и программирующими системными аналитиками с применением языка управления базами данных Transact-SQL.
Личный вклад автора. Автором разработаны алгоритмы эвристико- имитационного и мультиагентного генетического планирования проектных работ, проведена модификация генетического алгоритма применением алгоритма имитации отжига и поиска новизны, предложена и апробирована ИТ мультиагентного имитационно-эволюционного моделирования для задачи планирования процессов организационных систем.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов по каждой главе, заключения, списка литературы и 2 приложений. Объем работы составляет 167 страниц, в том числе основной текст на 128 страницах, список литературы на 19 страницах, приложения на 4 страницах. Диссертация содержит 56 рисунков и 25 таблиц. Список литературы включает 148 наименований.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Помогаем с подготовкой сопроводительных документов

    Совместно разработаем индивидуальный план и выберем тему работы Подробнее
    Помощь в подготовке к кандидатскому экзамену и допуске к нему Подробнее
    Поможем в написании научных статей для публикации в журналах ВАК Подробнее
    Структурируем работу и напишем автореферат Подробнее

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Дарья Б. МГУ 2017, Журналистики, выпускник
    4.9 (35 отзывов)
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных ко... Читать все
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных компаниях, сейчас работаю редактором. Готова помогать вам с учёбой!
    #Кандидатские #Магистерские
    50 Выполненных работ
    Ксения М. Курганский Государственный Университет 2009, Юридический...
    4.8 (105 отзывов)
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитыв... Читать все
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитывать все требования и пожелания.
    #Кандидатские #Магистерские
    213 Выполненных работ
    Юлия К. ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск 2017, Институт естественных и т...
    5 (49 отзывов)
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - ин... Читать все
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - институт естественных и точных наук, защита диплома бакалавра по направлению элементоорганической химии; СПХФУ (СПХФА), 2020 г. - кафедра химической технологии, регулирование обращения лекарственных средств на фармацевтическом рынке, защита магистерской диссертации. При выполнении заказов на связи, отвечаю на все вопросы. Индивидуальный подход к каждому. Напишите - и мы договоримся!
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ
    Антон П. преподаватель, доцент
    4.8 (1033 отзыва)
    Занимаюсь написанием студенческих работ (дипломные работы, маг. диссертации). Участник международных конференций (экономика/менеджмент/юриспруденция). Постоянно публик... Читать все
    Занимаюсь написанием студенческих работ (дипломные работы, маг. диссертации). Участник международных конференций (экономика/менеджмент/юриспруденция). Постоянно публикуюсь, имею высокий индекс цитирования. Спикер.
    #Кандидатские #Магистерские
    1386 Выполненных работ
    Лидия К.
    4.5 (330 отзывов)
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии ... Читать все
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии и педагогики. Написание диссертаций, ВКР, курсовых и иных видов работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    592 Выполненных работы
    Анна К. ТГПУ им.ЛН.Толстого 2010, ФИСиГН, выпускник
    4.6 (30 отзывов)
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помог... Читать все
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помогала студентам, вышедшим на меня по рекомендации.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ
    Мария М. УГНТУ 2017, ТФ, преподаватель
    5 (14 отзывов)
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ... Читать все
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ. Большой опыт в написании курсовых, дипломов, диссертаций.
    #Кандидатские #Магистерские
    27 Выполненных работ
    Вирсавия А. медицинский 1981, стоматологический, преподаватель, канди...
    4.5 (9 отзывов)
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - ... Читать все
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - медицина, биология, антропология, биогидродинамика
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ
    Анна Александровна Б. Воронежский государственный университет инженерных технол...
    4.8 (30 отзывов)
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственно... Читать все
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственном университете инженерных технологий.
    #Кандидатские #Магистерские
    66 Выполненных работ

    Последние выполненные заказы

    Другие учебные работы по предмету

    Поддержка управления системой вызова экстренных служб на региональном уровне на основе количественных показателей дежурно-диспетчерских служб
    📅 2022год
    🏢 ФГБОУ ВО «Академия Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий»
    Модели и алгоритмы управления технической готовностью пожарно-спасательных подразделений
    📅 2022год
    🏢 ФГБОУ ВО «Академия Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий»
    Модель и алгоритмы поддержки принятия управленческих решений для планирования тушения пожаров в жилых зданиях
    📅 2021год
    🏢 ФГБОУ ВО «Академия Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий»