Структура модели, рассмотренная в главе 5, и взаимосвязанные уравнения, о которых шла речь в главе 6, могут быть изображены в виде диаграммы. Такая диаграмма потоков помогает избежать ошибок и объяснить сущность модели тем, кто не имеет опыта в «чтению математических уравнений. В этой главе объясняются символы, которые будут использованы в главах с 13 по 15.
Опыт обучения формулированию динамических моделей промышленного предприятия показал, что графическое представление системы уравнений является весьма желательным. Диаграмма, показывающая взаимосвязи между уравнениями, придает ясность формулировке системы. Многие более отчетливо представляют себе взаимосвязи, когда они показаны на диаграмме потоков, а не представлены в виде системы уравнений. Подробная диаграмма потоков дополняет систему уравнений. Она дает значительную часть той же информации, что и система уравнений, но в иной форме. Правильно построенная диаграмма потоков может лучше, чем система уравнений, наглядно объяснить многим работникам, осуществляющим управление, структуру системы. Диаграмма является формой представления системы промежуточной между словесным описанием и системой уравнений.
Диаграмма потоков, отображающая взаимосвязи в системе, должна строиться одновременно с формулированием уравнений, описывающих систему. Многие начинающие исследователи в первую очередь пытаются составить уравнения, а затем уже отразить их в диаграмме, если они вообще пользуются диаграммой. Такое пренебрежение диаграммой лишает их возможности воспользоваться на начальных стадиях работы по составлению уравнений преимуществами в ясности формулировки, которые может дать диаграмма.
В этой главе будет описана группа типовых символов, используемых в диаграммах потоков динамических моделей. Символика для представления модели в форме диаграммы основана на произвольном выборе, производимом с целью сделать более ясными частные аспекты той или иной ситуации.
Система символов, используемая в данной работе, учитывает наличие взаимосвязей в системе. Она отличает уровни от темпов. Она отделяет друг от друга шесть систем потоков — информации, материалов, заказов, денежных средств, рабочей силы и оборудования. Она показывает, какие факторы влияют на каждую функцию решения (темп). Однако диаграмма не раскрывает, какие функциональные связи существуют внутри функций решений. Что касается специфических взаимосвязей между факторами, влияющими на решение, то имеющиеся в диаграмме номера отсылают нас к соответствующим уравнениям. Диаграмма в точности отражает их.
7. 1. Уровни
Уровень изображается, как это показано на рис. 7–1, в виде прямоугольника. В верхнем левом углу указывается группа символов (IAR), которая обозначает переменную, характеризуемую данным уровнем. В нижнем правом углу поставлен номер уравнения для того, чтобы связать диаграмму с уравнениями.
#pic71.png
Рис. 7–1. Уровни.
Нет необходимости делать какие-либо отличительные обозначения внутри прямоугольника для различных систем потоков, поскольку входящие и исходящие линии потоков определяют вид потока (в данном случае — сплошная линия для потока материалов). Острия стрелок показывают направление потока к — уровню или от него. Символы, обозначающие темп потока, даются рядом с линиями потоков (кроме тех, которые указываются поблизости в функции, регулирующей решение).
7. 2. Потоки
Потоки могут быть направлены к уровню или от него. Символ, относящийся к потоку, характеризует, как это показано на рис. 7–2, один из шести рассматриваемых типов потоков. Виды линий были выбраны таким образом, чтобы либо наводить на мысль о том или ином типе потока, либо облегчить нанесение изображений.
#pic72.png
Рис. 7–2. Символы потоков.
7. 3. Функции решений (уравнения темпов)
Функции решений определяют темп потока. Они действуют, как вентили в каналах потоков, и поэтому изображаются символами, которыми обычно обозначают вентили (рис. 7–3). На рис. 7–3 показаны две эквивалентные формы символов, с помощью которых изображается не только функция решения, но и регулируемый поток (сплошная линия) и вводы информации (пунктирные линии), которые определяют темп потока; здесь же приводится номер уравнения, описывающего величину темпа потока.
#pic73.png
Рис. 7–3. Функции решений (уравнения темпов).
7. 4. Истоки потоков и их конечные пункты
Часто бывает необходимо регулировать темпы потоков, истоки или конечные пункты которых не рассматриваются в модели. Например, поток заказов должен откуда-то начаться; однако точность терминологии, используемой в системах потоков, не допускает простого перехода информационных линий в линии, символизирующие заказы. Собственно, можно считать, что заказы начинаются там, где хранятся бланки для оформления заказов, но это не имеет отношения к динамике модели. Точно так же выполненные заказы должны быть изъяты из системы в картотеку выполненных заказов, которая обычно не имеет существенных динамических характеристик. При рассмотрении модели предприятия мы можем иногда вполне обоснованно допускать, что материалы уже поступили для использования в производственном процессе и что при этом характеристики источника материалов не влияют на поведение системы. В таких случаях регулируемый поток имеет исток и конечный пункт, которые не рассматриваются более в системе; их символы показаны на рис 7–4.
#pic74.png
Рис. 7–4. Истоки и конечные пункты потоков.
7. S. Отбор информации
Потоки информации связывают между собой многие переменные в системе. Отбор информации из её потока не оказывает воздействия на ту переменную, о которой собирается информация. На рис. 7–5 отбор информации показан маленьким кружком в точке отбора и пунктирной линией информации.
#pic75.png
Рис. 7–5. Отбор информации от уровней и темпов.
7. 6. Вспомогательные переменные
Вспомогательные переменные были выделены как независимые понятия из функций решений, поскольку они имеют самостоятельное значение. Они располагаются в каналах потоков ин
формации между уровнями и функциями решений, которые регулируют темпы. Они могут быть алгебраически подставлены в уравнения темпов.
Вспомогательные переменные обозначаются кружками, как это показано на рис. 7–6. Внутри кружка дается обозначение переменной и номер уравнения, с помощью которого она определяется. Входящие линии информации указывают на переменные, от которых зависит вспомогательная переменная (то есть на уровни или другие вспомогательные переменные). Выходящий поток всегда является результатом отбора информации. Вспомогательная переменная не является результатом интегрирования, как уровень, поэтому нет необходимости сохранять числовые значения вспомогательных переменных от одного момента времени, когда производятся вычисления, до другого. К изображению вспомогательной переменной может подходить и от него отходить любое число линий информации.
#pic76.png
Рис. 7–6. Вспомогательная переменная.
7. 7. Параметры (константы)
Многие числовые величины, которые описывают характеристики системы, принимаются постоянными, по крайней мере на время вычислений в ходе одного проигрывания модели.
#pic77.png
Рис. 7–7. Параметры (константы).
Они обозначаются линией выше или ниже символа константы с обозначением отбора информации, как это показано на рис. 7–7.
7. 8. Переменные на других диаграммах
Очень часто диаграмма системы делится на части, которые изображаются на отдельных листах. На рис. 7–8 показано, как обращаются с начальными и конечными точками линий потоков, лежащими на других листах. Из рис. 7–8 видно, что в этом случае дается обозначение переменной и номер ее уравнения; кроме того, может быть указан номер страницы, где приведена соответствующая часть диаграммы.
#pic78.png
Рис. 7–8. Переменные, используемые на других диаграммах системы.
7. 9. Запаздывания
Запаздывания, выражаемые показательной функцией, могут быть представлены комбинацией уровней и темпов потока. Но с запаздываниями приходится сталкиваться так частое что необходимо ввести сокращенный символ, такой, как изображенный на рис. 7–9.
Рис. 7–9. Символ для обозначения запаздывания, выраженного показательной функцией.
SSD — темп на входе.
MTR — количество (уровень), перемещаемое потоком.
13–17, L — уравнение для определения этого количества.
D3 — порядок запаздывания.
SRR — темп на выходе.
13—18, R — уравнение для определения темпа на выходе.
DTR — постоянная времени запаздывания.
Этот символ заменяет три уровня со связывающими их между собой темпами (для запаздывания, выраженного показательной функцией третьего порядка). D3 в ячейке указывает на запаздывание третьего порядка. D1 указывало бы на запаздывание первого порядка.
При рассмотрении явлений, протекающих в течение длительного времени, желательно выделить информацию, относящуюся к прошедшим моментам времени. Для этого может с успехом применяться линейная или циклическая блочная схема. В такой блочной цепи происходит последовательное перемещение содержимого из одного блока в другой через определенные интервалы времени.
На рис. 7-10 показана линейная блочная цепь, в которой содержимое перемещается сверху вниз из одного блока в последующий через определенные интервалы времени, а содержимое последнего блока вовсе исключается из схемы. Каждый блок (прямоугольник) имеет обозначение, которое в уравнениях может быть использовано точно так же, как и любая другая переменная. В качестве наглядного примера можно сослаться на тридцатилетний срок службы оборудования, разбитый на отрезки длительностью по два года каждый. Подобные блочные цепи информации могут содержать частные индексы производительности для оборудования различного возраста.
#pic710.png
Рис. 7-10. Линейная блочная цепь.
EQUIP — общее обозначение всей цепи.
47, В — номер уравнения, определяющего характеристики данной блочной цепи.
BOXLIN — обозначение линейной последовательности с исключением содержимого последнего блока из схемы.
15 — количество блоков в цепной схеме.
2 года — интервал между моментами перемещения содержимого из одного блока в другой.
Поток оборудования показан в первом блоке; он аккумулируется в соответствии с уравнением уровня 42.
Поток оборудования, исходящий из блока 5, регулируется темпом, который представляет собой результат решения уравнения уровня 43.
Исключение содержимого ячейки 15 из схемы происходит автоматически.
Отбор информации производится из блоков 1 и 2.
Отдельные блоки обозначены: EQUIP*1, EQUIP*2 и т. д.
На рис. 7-11 показана циклическая блочная цепь, в которой содержимое последнего блока вводится снова в первый блок. Показанный пример может быть использован при установлении средней месячной величины сбыта путем усреднения данных, относящихся к соответствующим периодам прошлых лет. Такие помесячные значения обычно используются в решениях, относящихся к сезонным колебаниям производства или сбыта.
#pic711.png
Рис. 7-11. Циклическая блочная цепь.
MSS — общее обозначение всей цепи.
62, В — номер уравнения, по которому устанавливаются характеристики блочной цепи.
BOXCYC — указание возврата от последнего блока снова к первому.
12 — количество блоков в замкнутой цепи.
4,3 недели — интервал времени между перемещением содержимого из одного блока в другой.
Поток информации, поступающий в первый блок, как это требуется при расчете средних величин.
Отбор информации происходит из блоков 2 и 3.
Отдельные блоки обозначены в уравнениях как MSS*1, MSS*2 и т. д.