ЗАДАНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К выполнению контрольных работ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
«АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫУПРАВЛЕНИЯ И ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ НА ПРЕДПРИЯТИИ»
для студентов всех форм обучения
Екатеринбург
РГППУ
ВВЕДЕНИЕ
Выполнения контрольных работ по дисциплине «Автоматизированные системы управления на автомобильном транспорте» является эффективным средством закрепления, углубления и обобщения полученных знаний. Кроме этого, при выполнении практической работы студенты приобретают навыки самостоятельного творческого применения теоретических знаний к комплексному решению инженерных задач.
Основной технический и справочный материал студент должен найти самостоятельно из рекомендованной технической литературы. Успешному выполнению практической работы должны способствовать знания, полученные студентами при изучении общеинженерных и специальных дисциплин «Математика», «Физика, «Информатика», дисциплин специализации – «Устройство автомобилей», «Диагностика систем автомобиля»,
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ
Основной целью контрольной работы по дисциплине «Автоматизированные системы управления на автомобильном транспорте» является получение студентами навыков самостоятельного решения по формированию системы научных и профессиональных знаний и навыков в области управления автомобильным транспортом.
Основными задачами, решаемыми контрольной работой являются:
- выработка у студентов знаний в области основ теоретической подготовки по вопросам управления транспортно-дорожным комплексом (ТДК);
- научить студентов пользоваться специальной технической литературой, стандартами, другими техническими материалами и средствами информационных технологий в сфере управления транспортными потоками;
- выработка у студентов приемов и навыков в решении инженерных задач связанных с управлением и интенсификацией производства, экономических проблем.
ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К СОДЕРЖАНИЮ И ОБЪЕМУ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ
Контрольная работа содержит три задания. Первое и второе задания – теоретические вопросы, которые выбираются по.таблице 0.
Третье задание – транспортная задача, варианты исходных данных которой выбираются согласно номерам зачетных книжек.
Результаты контрольной работы оформляются на стандартных листах писчей бумаги формата А4. В конце работы приводится список использованных источников информации, на которые, по мере необходимости, делаются ссылки в тексте.
Контрольную работу рекомендуется оформлять на компьютере: шрифт - Times New Roman Cyr, размер основного шрифта – 12-14 кегель, размеры полей справа и сверху - 10 мм., слева -25 мм и снизу 15 мм.Параметры абзаца во всем тексте должны соответствовать значениям представленным на рис. 1.
Рис. 1 Параметры абзаца при оформлении текста контрольной работы
Все листы (кроме титульного) должны быть пронумерованы. Номер должен проставляется внизу страницы, в центре. Листы обязательно должны быть сброшюрованы в специальной папке. Запрещается соединять листы канцелярскими скрепками, временными зажимами или помещать в файл.
Все задания контрольной работы должны иметь сквозную нумерацию и обозначаются арабскими цифрами с точкой.
Пример оформления титульного листа представлен в приложении А.
Значения символов и числовых коэффициентов, входящих в формулы, должны быть приведены непосредственно под формулой. Первая строка расшифровки должна начинаться со слова «где» без двоеточия.
Объем контрольной работы должен составлять не менее 25 страниц формата А4.
Контрольная работа состоит из двух теоретических вопросов и одного практического.
Рекомендуемый порядок оформления контрольной работы:
Титульный лист.
Содержание.
Задание № 1
Задание № 2
Задание № 3
Список использованных источников.
Неаккуратное выполнение контрольной работы, несоблюдение принятой размерности и плохое выполнение рисунков и схем могут послужить причиной возвращения ее для переделки.
ЗАДАНИЯ К КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЕ
Номера заданий для контрольной работе приведены в таблице 0. Номер варианта выбирается по первой букве фамилии студента и последней цифре номера зачетной книжки: студент Антонов (номер зачетной книжки -250837) – номера заданий варианта – 7 и 54 студент Иванов (номер зачетной книжки -250865) - номер варианта – 15 и 46.
Таблица 0- Номера вопросов к контрольной работе
| Первая буква фамилии студента | Последняя цифра зачетной книжки зачетной книжки | |||||||||
| № вопросов | ||||||||||
| А, Б, В, Г, Д | 1,60 | 2,59 | 3,58 | 4,57 | 5,56 | 6,55 | 7,54 | 8,53 | 9,52 | 10,51 |
| Е, Ж, 3, И,К | 11,50 | 12,49 | 13,48 | 14,47 | 15,46 | 16,45 | 17,44 | 18,43 | 19,42 | 20,41 |
| Л, М, Н,О, П, Р | 21,40 | 22,39 | 23,38 | 24,37 | 25,36 | 26,35 | 27,34 | 28,33 | 29,32 | 30,25 |
| С, Т, У, Ф, X, Ц, | 31,21 | 32,20 | 33,19 | 34,18 | 35,17 | 36,16 | 37,15 | 38,14 | 39,13 | 40,12 |
| Ч, Ш, Щ, Э, Ю, Я | 41,11 | 42,10 | 43,9 | 44,8 | 45,7 | 46,6 | 47,5 | 48,4 | 49,3 | 50,2 |
Перечень заданий для контрольной работы.
1. Топологии компьютерных сетей, их преимущества и недостатки.
2. История создания глобальной компьютерной сети Интернет.
3. Протоколы сети Интернет.
4. Адресация и система доменных имен сети Интернет.
5. Программы для работы в сети.
6. Чем отличается локальная компьютерная сеть от глобальной компьютерной сети?
7. Перечислите основные системы, входящие в компьютерную сеть.
8. Принципы взаимодействия сетевых устройств
9. Характеристика популярных стеков коммуникационных протоколов
10. Функциональное назначение основных видов коммуникационного оборудования
11. Оборудование для доступа к территориальным сетям
12. Информационная безопасность ERP-систем.
13. Корпоративное планирование: взгляд в будущее
14. Как улучшить планирование с помощью современных приложений?
15. Концепции построения ERP-систем на предприятии
16. Автоматизация таксопарка. Гутакс — программа для работы такси, отвечающая современным требованиям рынка
17. Системный подход в автоматизации процессов компаний
18. Формат электронных документов EDI ANSI ASC X12
19. Автоматизация документооборота. Аутсорсинг.
20. О двух подходах к описанию бизнес-процессов IT-подразделений
21. Необходимость системы электронного документооборота (СЭД) для предприятия
22. Полный цикл управления бизнес-процессами с применением инструментов, поддерживающих стандарты
23. Автоматизация документооборота компании - непростой выбор.
24. Технологии электронного документооборота
25. Мировой рынок систем электронного документооборота
26. Некоторые вопросы сбора и обработки информации для принятия управленческих решений на предприятии.
27. Сервис-ориентированный подход в бизнес-аналитике от Oracle
28. Конфигурационное управление проектами разработки программного обеспечения
29. Конвейерное производство заказного программного обеспечения
30. CASE-средства: возможности широкого применения Автоматно-алгоритмические схемы
31. Технические средства защиты информации
32. ITIL и информационная безопасность
33. Построение системы управления рисками IT-безопасности
34. Управление инцидентами
35. Саботаж в корпоративной среде
36. Защита информации в корпоративных приложениях. Частные решения
37. Защита конфиденциальных данных на ноутбуках и КПК
38. Распределенные атаки на распределенные системы
39. Категорирование информации и информационных систем. Обеспечение базового уровня информационной безопасности
40. Программные решения для выявления и предотвращения утечек конфиденциальных данных
41. Защита информации и беспроводные сети
42. Проблемы безопасности в беспроводных сетях
43. Хранение данных: задачи, решения, перспективы
44. Современные системы хранения данных
45. Серверы в масштабе российского предприятия
46. Параллельная обработка данных
47. Нейрокомпьютеры - архитектура и реализация
48. Эволюция устройств внешней памяти и программных систем управления данными
49. Понятие модели данных. Обзор разновидностей моделей данных.
50. Общее представление об информационной системе
51. Общая классификация архитектур информационных приложений
52. Средства и методологии проектирования, разработки и сопровождения Intranet-приложений.
53. Информационные приложения, основанные на использовании "складов данных" (DataWarehousing). Глобально распределенные информационные системы
54. Повышение качества предприятия с помощью информационных систем класса ERP (на примере MFG/PRO)
55. Основные принципы, философия и эволюция MRP
56. Стандарт CSRP
57. Стандарт MRPII. Структура и основные принципы работы систем поддерживающих этот стандарт
58. Функции реляционных баз данных.
59. Языки баз данных.
60. Типовая организация баз данных.
Задание № 3
Решить транспортную задачу методом потенциалов. Потребителям Б1, Б2, Б3 и Б4 требуется песок в количествах соответственно б1, б2, б3 и б4 тонн. На складах имеется следующее количество песка: А1 - а1 т, А2 - а2 т и А3т - а3 т. Требуемое и имеющееся количество песка приведено в таблице 1. Расстояния между поставщиками и получателями песка приведены в таблице 2. Необходимо составить план перевозок песка (план закрепления потребителей за поставщиками) так, чтобы при минимальной транспортной работе были удовлетворены запросы всех потребителей.
Требуемое и имеющееся количества песка Таблица 1
| Номер варианта (предпоследняя цифра зачетной книжки) | a1 | а2 | а3 | б1 | б2 | б3 | б4 |
Расстояние между поставщиками и потребителями Таблица 2
|
Рассмотрим процедуру вычислений на конкретном примере. Пусть потребителям Б1, Б2, Б3 и Б4 требуется песок в количествах соответственно 30, 70, 40 и 30 тонн. На складах имеется следующее количество песка: А1 = 80 т, А2 = 50 т и А3 = 40 т. Расстояния между поставщиками и получателями песка приведены в таблице 3. Необходимо составить план перевозок песка (план закрепления потребителей за поставщиками) так, чтобы при минимальной транспортной работе были удовлетворены запросы всех потребителей.
Расстояние между поставщиками и потребителями Таблица 3
| Б1 | Б2 | Б3 | Б4 | |
| А1 | ||||
| А2 | ||||
| A3 |
Очевидно, что транспортная работа будет минимальной, если доставлять песок каждому потребителю с ближайшего к нему склада. В таком случае решение было бы очевидным. Однако в рассматриваемой задаче это невозможно, так как для потребителей Б1, Б2 и Б4 с суммарной потребностью в 130 т ближайшим является склад А2, где имеется лишь 50 т песка. Поэтому для полного удовлетворения потребности этих потребителей неизбежны перевозки с других складов. При этом возможны различные варианты.
1. Составление матрицы условий.
2. Запишем условия задачи в форме матрицы (таблица 4).
Условия задачи Таблица 4
|
В правых верхних углах клеток, представляющих собой реальные маршруты перевозок, указаны расстояния между соответствующими пунктами. В процессе решения задачи в средней части этих клеток записывают значения Хij, которые делятся на основные и не основные. Не основные Хij в таблице-матрице не пишутся и считаются равными нулю. К основным относятся все Хij >0, а также те из Хij =0, которые записываются в матрице. Основные Хij записанные в матрице, обычно называют загрузками, а клетки, в которых они находятся, - занятыми. Клетки матрицы без загрузок называют незанятыми.
2. Составление допустимого исходного плана.
Решение задачи начинается с составления допустимого плана. Производится это способом минимального элемента по строке следующим образом. Сначала планируем перевозки с первого склада, записывая их в соответствующие клетки первой строки. Производим это следующим образом. Сначала полностью удовлетворяем потребность ближайшего потребителя Б3, записав в клетку с наименьшим расстоянием 40 т. Поскольку в пункте Ai остается еще 40 т, удовлетворяем потребность следующего ближайшего потребителя Б4, записав в соответствующую клетку нужные ему 30 т. Оставшиеся 10 т заносим в клетку А1Б1 и переходим к следующей строке матрицы. Теперь груз второго отправителя А2 планируем к перевозке ближайшим из еще неудовлетворенных потребителей, записывая соответствующие объемы в клетки второй строки последовательно, начиная с клетки с наименьшим расстоянием:, в клетку А2Б1 - 20 т и в клетку А2Б2 - 30 т. Перейдя к третьей строке матрицы, видим, что остался неудовлетворенным только один потребитель Б2. Планируем ему перевозку из А3, записав в клетку А3Б2 40 т. Вычисления закончены. Полученный допустимый план представлен в таблице 8. По этому плану перевозок потребность всех потребителей удовлетворяется полностью, а транспортная работа составит
Р = 10*9+40*5+30*8+20*4+30*9+40*22 = 1760 тонно-километров.
3. Проверка оптимальности плана производится с помощью индексов, которые рассчитывают прямо на матрице.
Допустимый план Таблица 5
|
При этом индексы Ui, записывают в клетки вспомогательного столбца, а индексы Vj - в клетки вспомогательной строки (таблица 5). Для определения индексов используют следующие правила:
1) индекс первой клетки вспомогательного столбца всегда равен нулю (U1 = 0);
2) для каждой занятой клетки матрицы сумма соответствующих ей индексов U и V (записанных против нее сверху и сбоку во вспомогательных клетках) равна расстоянию, указанному в данной клетке.
Из последнего правила следует, что если у занятой клетки один из индексов известен, то другой равен разности ее расстояния и известного индекса, т.е.
Ui = Lij - Vj и Vj = Lij - Ui
| V1 | L11 | U1 | 9-0 | = 9 |
| V3 | L13 | U1 | 5-0 | = 5 |
| V4 | L14 | U1 | 8-0 | = 8 |
Запишем в матрицу индекс U1 = 0.
Тогда у занятых клеток А1Б1, А1Б3 и А1Б4 один индекс известен и можно, используя равенство (1), определить индексы V1, V2 и V4 (таблица 6):
Теперь у занятой клетки А2Б1 известен индекс V1 и можно найти индекс U2 = L22 - U2 = 4-9 = -5. После этого определяем индекс V2, а затем индекс U3:
V2 = L22 - U2 = 9 - (-5) = 14 и U3 = L32 - V2 = 22 - 14 = 8
Определение вспомогательных индексов Таблица 6
|
Таким образом, все индексы найдены (таблица 6) и можно приступить к проверке плана, которая сводится к сравнению расстояния каждой незанятой клетки матрицы с суммой соответствующих ей индексов с целью выявления клеток, в которых расстояние меньше указанной суммы. В нашем примере имеем:
(U1 + V2 = 0 + 14) < (L12 = 15)
(U2 + V3 = -5 + 5 = 0) < (L23 = 6)
(U2 + V4 = -5 + 8 = 3) < (L24 = 5)
(U3 + V1 = 8 + 9 =17) > (L31 = 16)
(U3 + V3 = 8 + 5 = 13) > (L33 =10)
(U3 + V4 = 8 + 8) < (L34 = 18)
У незанятых клеток А3Б1 и А3Б3 расстояние меньше суммы их индексов. Следовательно, составленный план не является оптимальным.
4. Улучшение неоптимального плана. Выявленные на предыдущем этапе вычислений клетки А3Б1 и А3Б3 являются резервом улучшения плана и потому их называют потенциальными, а превышение суммы индексов над расстоянием - потенциалом.
Процедура улучшения неоптимального плана сводится к перемещению загрузок в потенциальные клетки матрицы. Поскольку нельзя просто переставить в потенциальную клетку одну из загрузок, не нарушив итоги по строкам и столбцам, разработан специальный способ перемещения загрузок. Он состоит из составления цепочки возможных перемещений загрузок в матрице, определения величины загрузки, подлежащей перемещению, и собственно перемещения.
Цепочку возможных перемещений определяют следующим образом. Для потенциальной клетки с наибольшим потенциалом строят замкнутую цепочку из горизонтальных и вертикальных отрезков так, чтобы одна ее вершина лежала в данной потенциальной клетке, а все остальные - в
занятых клетках. Такую цепочку всегда можно построить и притом единственным способом. Ее вершины отмечают клетки матрицы, которые должны участвовать в перераспределении загрузок с целью улучшения плана. Возможны различные конфигурации цепочек.
Составив цепочку, помечают знаком «+» ее нечетные вершины (считая первой вершину в потенциальной клетке), а четные знаком «—». Наименьшая из четных загрузок определяет величину перемещаемой загрузки. Уменьшив на эту величину объемы перевозок, записанные в клетках со знаком минус, и увеличив на ту же величину объемы клеток со знаком плюс, получают новый вариант плана с меньшей транспортной работой.
В рассматриваемом примере построена цепочка для потенциальной клетки А3Б3 и расставлены знаки (таблица 7).
Наименьшая среди четных загрузок (отмеченных знаком минус) равна 20 (в клетке А2Б1). Уменьшив на 20 загрузки клеток А1Б3, А2Б1 и А3Б2 и увеличив также на 20 загрузки клеток А3Б3, А1Б1 и А2Б2, получим новый план, представленный в таблице 8. По этому варианту плана транспортная работа составит 1700 тонно-километров, или на 60 тонно-километров меньше.
Построение возможных перемещений Таблица 7
Скорректированный план 1 Таблица 8 
Полученный план лучше предыдущего, однако, неизвестно, является ли он оптимальным. Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо исследовать его на оптимальность, повторив весь процесс вычислений.
Из таблицы 8 видно, что план, как и предыдущий, не является оптимальным. Об этом говорит наличие в матрице потенциальной клетки А1Б2. Изменив уже известным способом загрузки в клетках, отмеченных вершинами вновь построенной цепочки, получаем новый план, представленный в таблице 9. Для его проверки на оптимальность приступаем к расчету индексов и убеждаемся, что все их определить не удается. Причиной этого является так называемое вырождение плана, т.е. уменьшение числа занятых клеток против необходимого. Дело в том, что все индексы могут быть найдены, и притом однозначно, только при строго определенном количестве занятых клеток, равном в общем случае m+n—1, где m—число пунктов отправления, n—число пунктов назначения. В нашей задаче m=3, n=4. Следовательно, для определения всех индексов нужно иметь в матрице 3+4—1=6 занятых клеток. В таблице их только пять, поэтому индексы U3 V3 не удается определить.
Скорректированный план 2
Таблица 9 
Скорректированный план 3 Таблица 10
Вырождение матрицы так же, как и излишнее количество занятых клеток, нарушают нормальную процедуру вычислений и их нужно устранять. Избавиться от вырождения можно путем записи в одной из незанятых клеток матрицы перевозки объемом 0 тонн. В таблице 10 нулевую загрузку можно поставить в одну из клеток А1Б3, А2Б3, А3Б1, А3Б2 и А3Б4. Легко проверить, что только эти клетки, став занятыми нулевой загрузкой, позволят найти недостающие индексы U3 и V3.
Скорректированный план 4 Таблица 11
Лучше всего поставить нулевую перевозку в клетку с меньшим расстоянием, т.е. в клетку А1Б3. Теперь определив недостающие индексы, убеждаемся, что последний план является оптимальным, поскольку у всех незанятых клеток матрицы расстояния больше суммы соответствующих им индексов (таблица 11). Транспортная работа по этому плану составит
1600 тонно - километров.
В случае если число занятых клеток в матрице больше, чем m+n-1, поступают следующим образом. В таблице 12 - семь занятых клеток вместо необходимых шести (m+n-1=3+4-1=6). Лишняя занятая клетка приводит к тому, что индексы определяются неоднозначно. В первом случае U2=9-15 = -6, во втором U2=6-5= 1.
Уменьшение числа занятых клеток производится следующим образом. В матрице строят замкнутую цепочку из горизонтальных и вертикальных отрезков так, чтобы все ее вершины находились в занятых клетках (таблица 13).
Скорректированный план 5 Таблица 12
Скорректированный план 6 Таблица 13
Такая цепочка в матрице с числом занятых клеток более m+n -1 всегда имеется. На вершинах цепочки, начиная с клетки, имеющей наименьшую загрузку, расставляют попеременно знаки минус и плюс, после чего загрузки со знаком минус уменьшают, а со знаком плюс увеличивают на величину наименьшей из них. В результате число занятых клеток уменьшится не менее чем на одну. При необходимости данную процедуру повторяют столько раз, сколько это необходимо для получения m+n -1 занятых клеток.
Рекомендуемая литература
Основная литература
1. Акулович Л.М. Основы автоматизированного проектирования технологических процессов в машиностроении: учеб. пособие для вузов [Гриф Минобразования Республики Беларусь] / Л. М. Акулович, В. К. Шелег. - Минск: Новое знание; М.: ИНФРА-М, 2012. - 487 с.
2. Коновалов, Борис Игоревич. Теория автоматического управления: учеб. пособие для вузов [Гриф УМО] / Б. И. Коновалов, Ю. М. Лебедев. - 3-е изд., доп. и перераб. - СПБ.: Лань, 2010. - 219 с.
3. Латышенко К. П. Автоматизация измерений, контроля и испытаний [Текст]: учебник для вузов [Гриф УМО] / К. П. Латышенко. - М.: Академия, 2012. - 316 с.
4. Мелехин, В. Ф. Вычислительные машины, системы и сети [Текст]: учебник для вузов [Гриф УМО] / В. Ф. Мелехин, Е. Г. Павловский. - 3-е изд., стер. - М.: Академия, 2010. - 555 с.
5. Раннев Г. Г. Методы и средства измерений [Текст]: учебник для вузов [Гриф УМО] / Г. Г. Раннев, А. П. Тарасенко. - 6-е изд., стер. - М.: Академия, 2010. - 330, [1] с.
6. Советов Б. Я. Представление знаний в информационных системах [Текст]: учебник для вузов [Гриф УМО] / Б. Я. Советов, В. В. Цехановский, В. Д. Чертовской. - М.: Академия, 2011. - 143 с.
Дополнительная литература
1. Николаев А.Б. Автоматизированные системы управления на автомобильном транспорте [Текст.]; под ред. А. Б. Николаева. - 2-е изд., стер. - М.: Академия, 2012. – 287 с.
2. Раннев Г.Г. Информационно-измерительная техника и электроника [Текст]: учебник для вузов [Гриф Минобрнауки РФ] / ред. Г. Г. Раннев. - М.: Академия, 2007. - 511 с.
3. Советов Б.Я. Базы данных: теория и практика [Текст]: учебник для вузов [Гриф УМО] / Б. Я. Советов, В. В. Цехановский, В. Д. Чертовский. - 2-е изд., стер. - М.: Высшая школа, 2007. - 463 с.
4. Советов Б. Я. Информационные технологии [Текст]: учебник для вузов [Гриф Минобразования РФ] / Б. Я. Советов, В. В. Цехановский. - 3-е изд., стер. - М.: Высшая школа, 2006. - 263 с.
5. Советов Б. Я. Теоретические основы автоматизированного управления [Текст]: учебник для вузов [Гриф Минобрнауки РФ] / Б. Я. Советов, В. В. Цехановский, В. Д. Чертовской. - М.: Высшая школа, 2006. - 462 с.
6. Советов Б. Я. Моделирование систем. Практикум [Текст]: учеб. пособие для вузов [Гриф Минобрнауки РФ]. - 4-е изд., стер. - М.: Высшая школа, 2009. - 295 с.
7. Шишмарев, В. Ю. Основы автоматического управления [Текст]: учеб. пособие для вузов [Гриф УМО] / В. Ю. Шишмарев. - М.: Академия, 2008. - 352 с.: ил.
8. Шишмарев, В. Ю. Автоматика [Текст]: учебник [Гриф Минобразования РФ] / В. Ю. Шишмарев. - М.: Академия, 2005. - 282 с.
9. Шишмарев, В. Ю. Автоматизация технологических процессов [Текст]: учеб. пособие [Гриф Минобразования РФ] / В. Ю. Шишмарев. - 2-е изд., стер. - М.: Академия, 2006. - 351 с.