43892

Решение задачи многокритериальной оптимизации, проектирование и разработка ПК

Дипломная

Информатика, кибернетика и программирование

Существование решения основной ЗЛП и способы его нахождения. Этапы решения МЛП. В рамках теории принятия решений разработан конструктивный аппарат решения задач такого рода. Настоящая дипломная работа посвящена разработки программного обеспечения процесса решения задач МЛП основанного на некоторых известных методах.

Русский

2013-11-08

1.54 MB

94 чел.

Содержание

           

[1] Введение

[2] 1.2 Существование решения основной ЗЛП и способы его нахождения          

[2.1]      

[3] 1.3  Решение задач линейного программирования симплекс–методом

[4] 1.4.2  Векторный критерий и отношение предпочтения

[5] 1.4.3  Множество Парето

[6] 1.5  Многокритериальный симплекс метод

[7] 1.6  Постановка задачи

[8] 2  Программный комплекс линейной векторной оптимизации (ЛВО)

[9] 2.1 Проектирование архитектуры ПК ЛВО

[10] 2.2 Проектирование интерфейса ПК ЛВО

[11] 2.3  Проектирование  функционирования ПК ЛВО

[12] 2.4 Выбор средств разработки

[13] 2.5.2 Этапы решения МЛП

[14] 2.5.3 Системные требования

[15] 2.5.4 Требования к настройке ОС

[16] 3  Решение численного примера

[17] 4 Экономическая часть

[18] 4.1 Введение в экономическую часть

[19] 4.2  Расчет трудоемкости проекта

[20] 4.3 Определение затрат на заработную плату

[21] 4.4 Определение материальных расходов.

[22] 4.5 Определение накладных расходов

[23] 4.6 Определение себестоимости проекта

[24] 5  Безопасность и экологичность проекта

[25] 5.1 Требования к помещениям для работы с ПЭВМ

[26] 5.2  Требования к организации рабочих мест пользователей ПЭВМ

[27] 5.3  Требования к микроклимату на рабочих местах

[28] 5.4  Требования к уровням шума и вибрации на рабочих местах

[29] 5.5  Требования к освещению на рабочих местах

[30] 5.6 Основные способы защиты от вредного воздействия

[31] 5.7 Защитные фильтры

[32] 5.8  Пожарная безопасность

[33] 5.9 Обеспечение электробезопасности

[34] Заключение

[35] Список литературы

[36] Приложение А

[37] Приложение Б

[38] Приложение В


Введение

Известно, что многие объекты социально-экономического и технического характера при их формализации с целью моделирования функционирования допускают применение оптимизационных методов. При этом широкий класс таких методов укладывается в рамки линейно-программных задач. Такие задачи на формальном уровне состоят в минимизации линейной целевой функции от набора аргументов на множестве их допустимых значений, задаваемым линейными ограничениями. Весьма часто цель функционирования объекта неисчерпывается одним критерием, а представляет собой набор таких критериев или, выражаясь строго, целевая функция является уже не скалярной величиной, а вектором. Другими словами классическая задача линейного программирования (ЛП) преобразуется в задачу многокритериального линейного программирования (МЛП).

В рамках теории принятия решений разработан конструктивный аппарат решения задач такого рода. Настоящая дипломная работа посвящена разработки программного обеспечения процесса решения задач МЛП, основанного на некоторых известных методах.


1    Решение задач линейного программирования со скалярным и векторным критериями

1.1 Оптимизационная задача линейного программирования. Виды задач линейного программирования

В настоящее время оптимизация находит применение в науке, технике и в любой другой области человеческой деятельности.

Оптимизация - целенаправленная деятельность, заключающаяся в   получении наилучших результатов при соответствующих условиях.

Поиски оптимальных решений привели к созданию специальных математических методов и уже в 18 веке были заложены математические основы оптимизации (вариационное исчисление, численные методы и др.). Однако до второй половины 20 века методы оптимизации во многих областях науки и техники применялись очень редко, поскольку практическое использование математических методов оптимизации требовало огромной вычислительной работы, которую без ЭВМ реализовать было крайне трудно, а в ряде случаев - невозможно.

В зависимости от своей постановки, любая из задач оптимизации может решаться различными методами, и наоборот – любой метод может применяться для решения многих задач. Методы оптимизации могут быть скалярными (оптимизация проводится по одному критерию), векторными (оптимизация проводится по многим критериям), поисковыми (включают методы регулярного и методы случайного поиска), аналитическими (методы дифференциального исчисления, методы вариационного исчисления и др.), вычислительными (основаны на математическом программировании, которое может быть линейным, нелинейным, дискретным, динамическим, стохастическим, эвристическим и т.д.), теоретико-вероятностными, теоретико-игровыми и др.  Подвергаться оптимизации могут задачи как с ограничениями, так и без них.

Наиболее часто используемым методом оптимизации является линейное программирование.  Линейное программирование - один из первых и наиболее подробно изученных разделов математического программирования. К числу задач линейного программирования можно отнести задачи:

  •  рационального использования сырья и материалов;
  •  задачи оптимизации раскроя;
  •  оптимизации производственной программы предприятий;
  •  оптимального размещения и концентрации производства;
  •  составления оптимального плана перевозок, работы транспорта;
  •  управления производственными запасами;
  •  и многие другие, принадлежащие сфере оптимального планирования.

Задачами ЛП называются задачи, в которых линейны как целевая функция, так и ограничения в виде равенств и неравенств. Кратко задачу линейного программирования можно сформулировать следующим образом: найти вектор значений переменных, доставляющих экстремум линейной целевой функции при  ограничениях в виде линейных равенств или неравенств[2].

Согласно определению, задача ЛП может быть записана в виде

где величины являются элементами некоторого подполя  F поля вещественных чисел R. Такая форма задачи ЛП называется общей.

Задача ЛП вида

называется канонической, а задача ЛП вида

называется стандартной (нормальной).

При этом также требуется (хотя это и некритично), чтобы правые части равенств были неотрицательны, т.е. должны соблюдаться условия

().

Пусть  - матрица с  элементами ,  - вектор-столбец , а  - вектор-строка . Каноническую и стандартную формы задачи ЛП можно записать в матричном виде как соответственно

  и

                                                                                            

Для реализации какого-либо метода решения задачи ЛП обычно бывает необходимо перейти от стандартной формы к канонической [2]. Это достигается путем добавления в каждое неравенство вида переменной . Таким образом,

                                                   .                                              

Для перехода от максимума целевой функции к минимуму используется

     

1.2 Существование решения основной ЗЛП и способы его нахождения          

     

Рассмотрим основную задачу линейного программирования (ОЗЛП): найти неотрицательные значения переменных x1, x2, …, xn, удовлетворяющие m условиям – равенствам

                         (1)

и обращающие в максимум линейную функцию этих переменных

                                                                         (2)              

Для простоты предположим, что все условия (1) линейно независимы (r=m), и будем вести рассуждения в этом предположении.

Назовём допустимым решением ОЗЛП всякую совокупность неотрицательных значений x1, x2, …, xn, удовлетворяющую условиям (1).Оптимальным  назовём то из допустимых решений, которое обращает в максимум функцию (2). Требуется найти оптимальное решение.

Всегда ли эта задача имеет решение? Нет, не всегда.

ЗЛП неразрешима (не имеет оптимального решения):

Из-за несовместности системы ограничений. Т.е. система не имеет ни одного решения, как показано на рисунке 1.

Рисунок 1 – Несовместность системы ограничений

Из-за неограниченности целевой функции на множестве решений. Другими словами при решении ЗЛП на max значение целевой функции стремится к бесконечности, а в случае ЗЛП на min – к минус бесконечности, как показано на рисунке  2.

Рисунок 2 – Неограниченность целевой функции на множестве решений

ЗЛП разрешима:

Множество решений состоит из одной точки. Она же и является оптимальной, как показано на рисунке 3.

Рисунок 3 -  Множество решений состоит из одной точки

Единственное оптимальное решение ЗЛП. Прямая, соответствующая целевой функции в предельном положений пересекается с множеством решений в одной точке, как показано на рисунке 4.

Рисунок 4 – Единственное оптимальное решение

Оптимальное решение ЗЛП не единственно. Вектор N перпендикулярен к одной из сторон множества решений. В этом случае оптимальной является любая точка на отрезке АВ, как показано на рисунке 5[2].

Рисунок 5 – Оптимальное решение не единственно

1.3  Решение задач линейного программирования симплекс–методом

Симплекс-метод - алгоритм решения задачи ЛП, реализующий перебор угловых точек области допустимых решений в направлении улучшения значения целевой функции С. Симплекс-метод является основным в линейном программировании.

Использование этого метода в дипломном проекте для решения задачи ЛП обусловлено следующими факторами:

  •  метод является универсальным, применимым к любой задаче линейного программирования в канонической форме;
  •  алгоритмический характер метода позволяет успешно программировать и реализовать его с помощью технических средств.

Экстремум целевой функции всегда достигается в угловых точках области допустимых решений. Прежде всего, находится какое-либо допустимое начальное (опорное) решение, т.е. какая-либо угловая точка области допустимых решений. Процедура метода позволяет ответить на вопрос, является ли это решение оптимальным. Если «да», то задача решена. Если «нет», то выполняется переход к смежной угловой точке области допустимых решений, где значение целевой функции улучшается. Процесс перебора угловых точек области допустимых решений повторяется, пока не будет найдена точка, которой соответствует экстремум целевой функции [3] .

Так как число вершин многогранника ограничено, то за конечное число шагов гарантируется нахождение оптимального значения или установление того факта, что задача неразрешима.

Система ограничений здесь - система линейных уравнений, в которой количество неизвестных больше количества уравнений. Если ранг системы равен , то возможно выбрать  неизвестных, которые выражают через остальные неизвестные. Для определенности обычно полагают, что выбраны первые, идущие подряд, неизвестные . Эти неизвестные (переменные) называются

базисными, остальные свободными. Количество базисных переменных всегда равно количеству ограничений.

Присваивая определенные значения свободным переменным, и вычисляя значения базисных (выраженных через свободные), получают различные решения системы ограничений. Особый интерес представляют решения, получаемые в случае, когда свободные переменные равны нулю. Такие решения называются базисными. Базисное решение называется допустимым базисным решением или опорным решением, если в нем значения переменных неотрицательны. Оно соответствует всем ограничениям.

Имея систему ограничений, находят любое базисное решение этой системы. Если первое же найденное базисное решение оказалось допустимым, то проверяют его на оптимальность. Если оно не оптимально, то осуществляется переход к другому допустимому базисному решению.

Симплексный метод гарантирует, что при этом новом решении линейная форма если и не достигнет оптимума, то приблизится к нему. С новым допустимым базисным решением поступают так же, пока не находят решение, которое является оптимальным.

Если первое найденное базисное решение окажется недопустимым, то с помощью симплексного метода осуществляется переход к другим базисным решениям, пока на каком-то шаге решения базисное решение окажется допустимым, либо можно сделать вывод о противоречивости системы ограничений[3].

Таким образом, применение симплексного метода распадается на два этапа:

  •  нахождение допустимого базисного решения системы ограничений или установление факта ее несовместности;
  •  нахождение оптимального решения в случае совместности системы ограничений.

Алгоритм перехода к следующему допустимому решению следующий:

  •  в строке коэффициентов целевой функции выбирается наименьшее отрицательное число при отыскании максимума. Порядковый номер коэффициента - . Если такового нет, то исходное базисное решение является оптимальным;
  •  среди элементов матрицы  с номером столбца  (этот столбец называется ведущим, или разрешающим) выбираются положительные элементы. Если таковых нет, то целевая функция неограничена на области допустимых значений переменных и задача решений не имеет;
  •  среди выбранных элементов ведущего столбца матрицы  выбирается тот, для которого величина отношения соответствующего свободного члена к этому элементу минимальна. Этот элемент называется ведущим, а строка, в которой он находится – ведущей;
  •  базисная переменная, отвечающая строке ведущего элемента, должна быть переведена в разряд свободных, а свободная переменная, отвечающая столбцу ведущего элемента, вводится в число базисных. Строится новое решение, содержащее новые номера базисных переменных.

Условие оптимальности плана при решении задачи на максимум: среди коэффициентов целевой функции нет отрицательных элементов [4].

1.4  Принятие решений на основе количественной информации об                           относительной важности критериев

1.4.1    Выбор решений

Человек в своей деятельности постоянно сталкивается с ситуациями, в которых ему приходится осуществлять выбор. Руководители различных уровней и рангов постоянно вынуждены заниматься формированием персонала, возглавляемых ими подразделений, выбирать ту или иную стратегическую линию поведения, принимать конкретные хозяйственные и экономические решения. Работники банков выбирают объекты для инвестирования, экономисты предприятий и фирм планируют оптимальную экономическую программу и т.д. и т.п.

Приведенный список практических задач выбора можно было бы продолжать и дальше. Ограничимся сказанным и выявим общие элементы, присущие всякой задаче выбора.

Прежде всего, должен быть задан набор решений, из которого следует осуществлять выбор. Обозначим его  и будем называть множеством возможных решений. Природа самих решений при этом не играет никакой роли. Это могут быть проектные решения, варианты поведения, политические или экономические стратегии и т.д.

Собственно выбор (или принятие) решений состоит в указании среди всех возможных такого решения, которое объявляется выбранным (наилучшим, или оптимальным), хотя в некоторых случаях происходит выбор не одного, а целого набора решений, являющегося определенным подмножеством множества возможных решений .

Обозначим множество оптимальных (выбранных) решений  . Оно и представляет собой решение задачи выбора. Решить задачу выбора – означает найти множество , являющееся определенным подмножеством множества возможных решений. В частности , может быть и одноэлементным множеством.

Процесс выбора невозможен без наличия того, кто осуществляет этот выбор, преследуя свои собственные цели. Человека (или целый коллектив, подчиненный достижению определенной цели), который производит выбор и несет полную ответственность по его последствия, называют лицом, принимающим решение (ЛПР)[5].

1.4.2  Векторный критерий и отношение предпочтения

Нижеследующее рассмотрение посвящено ситуации, когда имеется несколько числовых функций , , определенных на множестве . В зависимости от содержания задачи выбора эти функции называют критериями оптимальности, критериями эффективности, целевыми функциями, показателями или критериями качества.

Проиллюстрируем введенные термины, рассмотрев задачу выбора наилучшего проектного решения. В этой задаче множество  состоит из нескольких конкурсных проектов (например, строительства нового предприятия), а критериями оптимальности могут служить стоимость реализации проекта  и величина прибыли , которую обеспечит данное проектное решение (т.е. построенное предприятие). Если ограничить рассмотрение данной задачи лишь одним критерием оптимальности, практическая значимость решения такой задачи окажется незначительной. В самом деле, при использовании только первого критерия будет выбран самый дешевый проект, но его реализация может привести к недопустимо малой прибыли. С другой стороны, на строительство самого прибыльного проекта, выбранного на основе второго критерия оптимальности, может просто не хватить имеющихся средств. Поэтому в данной задаче необходимо учитывать оба указанных критерия одновременно. Если же дополнительно стараться минимизировать нежелательные экологические последствия строительства и функционирования предприятия, то к двум указанным следует добавить еще один – третий критерий и т.д. Что касается ЛПР, осуществляющего выбор проекта, то в данной задаче таковым является глава администрации района, на территории которого будет построено предприятие, при условии, что это предприятие является государственным. Если же предприятие – частное, то в качестве ЛПР выступает глава соответствующей фирмы.

Указанные выше числовые функции  образуют векторный критерий

,                                                        (3)

который принимает значения в l-мерном арифметическом пространстве . Это пространство называют критериальным пространством или пространством оценок, а всякое значение  векторного критерия  при определенном  именуют векторной оценкой возможного решения [5].

Задачу выбора, содержащую множество возможных решений  и векторный критерий , обычно называют многокритериальной задачей.

Формальная постановка задачи МЛП  имеет вид

                                                                                                     (4)    

                                                                            (5)

Здесь, в отличие от обычной задачи  ЛП, С – матрица размерности , а не вектор. А – матрица ограничений размерности . Таким образом, многокритериальная задача (4), (5) предполагает максимизацию на многограннике  не одного линейного критерия, как в обычной задаче (ЛП), а l критериев одновременно.

1.4.3  Множество Парето

Вернемся к задаче многокритериального выбора. В ней кроме множества возможных решений  и отношения предпочтения  присутствует также векторный критерий . Компонента  векторного критерия характеризует определенную цель ЛПР, а стремление достичь этой цели в математических терминах выражается в максимизации или минимизации этой компоненты на множестве . Для определенности всюду далее будем считать, что ЛПР заинтересовано в получении по возможности бóльших значений каждой компоненты  векторного критерия.

Выбрав произвольное возможное решение  и вычислив значение векторного критерия  на этом решении, получим набор  чисел, образующий векторную оценку  данного решения . Таким образом, каждое возможное решение имеет свою собственную векторную оценку.

Теперь рассмотрим два произвольных возможных решения  и  вместе с соответствующими им оценками  и . Допустим, что эти оценки связаны соотношением

,                                                   (6)

которое означает справедливость покомпонентных неравенств для всех номеров , причем , т.е. хотя бы для одного номера  верно строгое неравенство .

Выполнение неравенства (6) означает, что по всем компонентам первая векторная оценка «не хуже» (точнее говоря, не меньше) второй векторной оценки, причем, по крайней мере, какая-та одна компонента первой оценки «лучше» (строго больше) соответствующей компоненты второй оценки. Поскольку, как принято выше, ЛПР заинтересовано в достижении максимального возможного значения по каждому критерию, то в имеющейся ситуации ЛПР из двух представленных ему на выбор решений  и  явно выберет первое.

Иначе говоря, стремление ЛПР максимизировать каждую компоненту векторного критерия можно выразить в терминах следующего требования: отношение предпочтения  и векторный критерий  подчиняются аксиоме Парето, т.е. всякий раз из выполнения неравенства (6) следует справедливость соотношения :

.                                     (7)

Если для некоторой пары возможных решений выполняется неравенство (6), то благодаря аксиоме Парето первое решение будет предпочтительнее второго. Значит, второе решение ни при каких обстоятельствах не окажется оптимальным и его можно исключить из последующего процесса выбора. Исключение всех подобного рода решений приводит к множеству Парето.

Множество парето-оптимальных решений обозначается через . Решение  называется паретовским (недоминируемым, неулучшаемым), если его нельзя улучшить по какому-то одному критерию, не ухудшив значение хотя бы одного из оставшихся.

Или, формально,

,

где  - i-ая строка (i-ый критерий) матрицы .

Установим теперь взаимосвязь между недоминируемыми и парето-оптимальными решениями. Если решение  не является парето-оптимальным, то для некоторого возможного решения  выполнено неравенство (6). Согласно аксиоме Парето отсюда следует, что , а значит,  – доминируемое решение. Таким образом, всякое решение, не являющееся парето-оптимальным, – доминируемое. Отсюда следует, любое недоминируемое решение должно быть парето-оптимальным.

В результате формализации конкретных практических задач выбора становятся известными множество возможных решений  и векторный критерий . Знание векторного критерия и множества возможных решений позволяет найти множество Парето (решений и/или оценок). Построение множества Парето нередко считают первым необходимым шагом в решении любой многокритериальной задачи.

Из рассмотрения простых примеров следует, что множество парето-оптимальных решений в одном крайнем случае может состоять из одного-единственного элемента, а в другом – каждое возможное решение будет парето-оптимальным.  Если парето-оптимальное решение единственно, то в такой задаче оптимальным может быть только это парето-оптимальное решение. Однако, практика показывает, что в реальных задачах множество Парето оказывается достаточно широким и его построение полностью не решает задачу принятия решений. Необходимы методы, которые позволили бы сузить область дальнейшего поиска оптимальных решений. Именно такого рода метод разработан в рамках теории относительной важности критериев [6].

1.5  Многокритериальный симплекс метод

 

Как правило, традиционного решения задача МЛП (4), (5) не существует, то есть отсутствует точка  такая, что  для всех . В случае, когда у ЛПР, отсутствует какая-либо априорная информация относительно сравнительной важности критериев, под решением задачи (4), (5) будем понимать множество Парето[7].

Проблеме построения множества Парето в задаче МЛП посвящена обширная литература. Вместе с тем, одной из лучших (если не лучшей) публикацией на эту тему является, по-видимому, статья американских математиков P. L. Yu и M. Zeleny . Именно здесь приведены хорошо теоретически обоснованные методы построения множества паретовских вершин и всего множества Парето.

Для построения множества  представлен так называемый многокритериальный симплекс-метод. Он основан на двух основных теоремах, формулировки которых мы приведем здесь без доказательства.

Теорема 1 ([8]). Множество  связно.

Теорема 2 ([8]). .

Здесь , а  - решение задачи ЛП

                                                                             (8)

                                             (9)

Суть алгоритма построения множества состоит в следующем. Сначала ищется первая паретовская вершина . Для этого достаточно решить задачу ЛП с целевой функцией

,                                              (10)

После этого на паретовость путем решения задачи по формулам  (8), (9) проверяются все соседние к  точки. Те из них, которые окажутся паретовскими, включаются в , проверке подвергаются соседние к ним и т. д.

Наряду с многокритериальным симплекс-методом в [8] показано, что для любой точки  существует набор чисел ,  такой, что

                                                                                                  (11)

Это означает, что множество  можно построить, перебирая узлы l – мерной -сети на множестве

                                             (12)

и решая для каждого узла задачу ЛП по формуле (11).

Далее в [8] показывается, как на основе  можно построить множество . При этом  будет представлять собой объединение паретовских выпуклых комбинаций (граней многогранника )  точек из .

Заметим, что со всем множеством Парето  работать трудно, поскольку оно содержит бесконечное число возможных «равноправных» решений, ЛПР же, как правило, для реализации требуется какое-то одно решение. В то же время вся объективная информация уже использована, как будто бы, при построении множеств   и .

Казалось бы, выходом из этой ситуации может быть решение задачи ЛП по формуле (11) с равными весовыми коэффициентами

  .                                                            (13)

Это, однако, не так по двум причинам. Во-первых, такой способ предполагает одинаковую важность для ЛПР всех  критериев, что сужает постановку исходной задачи. И, во-вторых, такое решение непременно «выведет» на какую-нибудь точку из  (то есть на вершину), игнорируя, по существу, множество / .

Способ, позволяющий ЛПР выделить для реализации лишь одну точку из  и не требующих дополнительных соображений субъективного характера, может состоять в следующем.

Прежде всего заметим, что каждое паретовское решение  равноправно по отношению к другим паретовским решениям (не лучше, но и не хуже них). Следовательно, при выделении единственной точки из  (то есть при точечной характеризации ) для реализации должно быть учтено (пусть и неявно) все множество .

Отметим далее, что такая характеризация – обозначим ее через  - должна отражать конфигурацию множества , в значительной мере задаваемую множеством .

Основанная на учете этих двух соображений идея поиска решения  состоит в следующем. Необходимо, считая каждую точку из  равноправной по отношению к другим, найти выпуклую комбинацию всех точек из  с равными весами. Обозначим её через *

                                         ,                                                (14)

где p - число элементов (мощность) множества .

Ясно, что в общем случае точка  не является паретовской. Поэтому естественно в множестве  выделить точку (ранее обозначенную через ), в максимальной степени «улучшающую»  по всем критериям.

Таким образом, предложенный алгоритм,  сводит решение многокритериальной задачи управления к последовательности решения скалярных задач оптимизации, для которых разработаны надежные численные методы решения [7].

 1.6  Постановка задачи

В рамках дипломного проекта необходимо разработать  программный комплекс решения задачи многокритериального линейного программирования. Данный программный комплекс предназначен для автоматизации процесса решения линейной задачи векторной оптимизации.

Основные возможности программного комплекса:

  •  построение множества Парето;
  •  определение компромиссного решения для ЛПР;
  •  определение образа окончательного решения задачи;
  •  формирование отчёта о результатах решения задачи многокритериального линейного программирования в Microsoft Word.

Программа должна допускать  использование не более 5 неравенств в матрице ограничений. Так как для задачи с количеством уравнений более 5, расчетное время становится слишком большим, то было принято решение в текущем варианте продукта ограничить функциональность продукта расчетом только до 5 уравнений.

Кроме этого должна быть возможность выбора шага разбиения l- мерной сетки.


2  Программный комплекс линейной векторной оптимизации (ЛВО)

Для разработки ПК ЛВО необходимо выполнение следующих этапов:

  •  проектирование архитектуры ПК ЛВО;
  •  проектирование функционирования ПК ЛВО;
  •  проектирование интерфейса ПК ЛВО;
  •  выбор средств разработки;
  •  программная разработка ПК ЛВО.

2.1 Проектирование архитектуры ПК ЛВО

 В первую очередь необходимо определиться с архитектурой программного комплекса. Существует множество определений понятия «архитектура». Наиболее полно суть данного понятия отражает определение из стандарта IEEE 1471 «Рекомендуемые методы описания архитектуры преимущественно-программных систем IEEE».

Архитектура – это базовая организация системы, воплощенная в ее компонентах, их отношениях между собой и с окружением, а также принципы, определяющие проектирование и развитие системы.

При проектировании ПК ЛВО оптимальным является выбор одноуровневой архитектуры, основное преимущество которой заключается в простоте.

Для расчетов симплекс метода будет использоваться стороннее приложение, которое в рамках данной архитектуры будет называться consoleprogram. Программа является консольным приложением, входные данные для программы передаются из текстового файла input.txt. Выходные данные передаются через текстовый файл output.txt. Выходные данные стороннего приложения будут использоваться в дальнейших расчетах при решении задачи МЛП.


На рисунке 6 показана общая физическая структура программного комплекса на уровне файловой системы, которая является своего рода обобщением разработанной архитектуры.

Рисунок 6 - Общая физическая структура программного
комплекса на уровне файлов

Расшифровка обозначений рисунка:

  1.  PK_LVO.exe - главный запускающий файл программного комплекса;
  2.  Consoleprogram.exe –файл программы для реализации простого симплекс-метода;
  3.  Primer.txt – текстовый файл с исходными данными;
  4.  Input.txt – файл с исходными данными, который используется для программы Consoleprogram.exe;
  5.  Output.txt – файл с выходными данными программы Consoleprogram.exe.

В состав программного комплекса будут входить четыре блока-модуля программного обеспечения.


Рассмотрим каждый блок - модуль в отдельности:

  1.   Блок «Исходные данные» состоит из двух модулей:
  •  чтение матрицы из файла пользователя – модуль необходим для считывания матрицы ограничений A - размерности [m×n], целевой матрицы С - размерности [l×n] и вектора В из текстового файла с расширением .txt. Данный модуль позволяет загружать данные из файла пользователя, что облегчает работу пользователя с программой и освобождает его от необходимости повторно вводить одни и те же исходные данные;
  •  чтение и запись в файл – данный модуль необходим для правильного формирования данных в файл input.txt, используемый приложением consoleprogramm.exe. и считывания данных из выходного файла программы - output.txt .Данное консольное приложение решает задачу линейного программирования простым симплекс-методом при одном заданном ограничении.
  1.   Блок «Поиск Паретовских вершин» - предназначен для построения множества Парето с помощью многокритериального симплекс-метода. Он состоит из двух модулей:
  •  модуль перебора l-мерной решетки – предназначен для перебора узлов l-мерной решетки в зависимости от шага разбиения решетки, который задается пользователем;
  •  модуль запуска внешней программы – модуль, который позволяет запускать на выполнение программу consoleprogramm.exe c переданными ей значениями целевой матрицы.
  1.    Блок «Поиск компромиссного решения» - предназначен для определения оптимального решения ЗЛП с несколькими критериями.
  2.  Блок «Результаты» - состоит из двух модулей:
  •  расчет и выдача результата – определение окончательного образа компромиссного решения и выдача результата на экран пользователю;
  •  модуль создания отчета в Word – данный модуль позволяет создать отчет в текстовом редакторе Microsoft Word. Отчет  будет содержать исходные данные и полученный результат.

На рисунке 7 представлена общая структурная схема программного комплекса линейной векторной оптимизации.

Рисунок 7- Структурная  схема ПК ЛВО

На рисунке 8 показана функциональная диаграмма нотации IDEF0, описывающая основные процессы, протекающие в ПК ЛВО. В приложении А приведены диаграммы и их взаимосвязи, показана структура модели ПК ЛВО. Каждый компонент модели декомпозирован на другой диаграмме. Каждая диаграмма иллюстрирует "внутреннее строение" блока на родительской диаграмме.

Рисунок 8 - Функциональная диаграмма ПК ЛВО

На рисунке 9 показано дерево диаграмм  ПК ЛВО.

Рисунок 9 – Дерево диаграмм ПК ЛВО

2.2 Проектирование интерфейса ПК ЛВО

 

Целью всего процесса разработки пользовательского интерфейса является эффективный выбор и размещение визуальных элементов управления, целостность интерфейса (в пределах одного диалогового окна должны быть только те элементы управления, которые относятся именно к его главному предназначению, и не должно быть лишних элементов) и его интуитивная понятность.  Понятие архитектуры пользовательского интерфейса относится к общей структуре интерфейса, а не к мелким его деталям.  

Проектирование архитектуры интерфейса ПК ЛВО было реализовано с использованием графических редактора Microsoft Office Visio.  В первую очередь было уделено внимание только ключевым интерфейсам ПК.

ПК ЛВО должен обладать простым, удобным, легко осваиваемым интерфейсом, который должен предоставить конечному пользователю все необходимые для его работы функции, но в то же время не дать ему возможности выполнять какие-либо лишние действия.

Для удобства пользователя в ПК ЛВО должна быть возможность загрузить данные из файла. Исходные данные должны отображаться на главной форме слева направо  в соответствующем порядке: матрица ограничений А, вектор В и целевая матрица С.

Для выбора условия решения задачи пользователю должна предоставлена возможность выбрать максимум или минимум, а также указать знак неравенства между матрицей ограничения А и вектором В.Кроме этого, необходимо создать поле для ввода шага разбиения сетки.

Для вывода и просмотра результата будет создано специальное поле, которое можно будет очистить при необходимости.  Функции очистки значений матриц, формирование отчета удобнее всего занести в меню ПК ЛВО. Кроме этого, в меню ПК ЛВО будет возможность задать размеры матриц через настройки, и ввести исходные значения на главной форме. Ввод данных  будет осуществляться  с помощью двойного нажатия левой кнопки мыши по соответствующей ячейки.

В зависимости от исходных данных процесс решения задачи может занять некоторое время. Для удобства необходимо создать компонент для отображения хода процесса.

ЛПР после ввода исходных данных запускает задачу на поиск паретовских вершин. После создания множества Парето должна быть реализована возможность поиска компромиссного решения для ЛПР, и при необходимости возможность пропустить этот шаг.

Таким образом, на рисунке 10 представлен макет интерфейса ПК ЛВО.

Рисунок 10 – Макет интерфейса ПК ЛВО

2.3  Проектирование  функционирования ПК ЛВО

Алгоритм функционирования программы должен обеспечивать ввод исходных данных и преобразование их к стандартной форме записи ЗЛП.       Поиск паретовских вершин и создание множества Парето будет реализовано после ввода всех исходных данных. После поиска паретовских вершин в программе должен быть реализован выбор для ЛПР, который определят искать компромиссное решение или закончить вычисления. Если ЛПР не требуется определить компромиссное решение, программа выводит на экран найденное множество Парето. Если ЛПР требуется найти компромиссное решение, то программа производит вычисления и выводит на экран полученный результат.

Поиск паретовских вершин  в программе реализуется по следующим шагам:

  •  построение множества паретовских вершин , перебором узлов l-мерной сети на множестве (12);
  •  запуск внешней программы consoleprogram.exe и решение ЗЛП для каждого узла решетки;
  •  удаление одинаковых точек во множестве паретовских вершин.

На рисунке 11  представлен алгоритм перебора  l – мерной сети.

Алгоритм поиска компромиссного решения состоит из следующих шагов:

  •  нахождение выпуклой комбинации  всех точек из   с равными весами по формуле (14);
  •  вызов программы consoleprogram.exe и решение задачи ЛП с данными, найденной выпуклой комбинации точек;
  •   вычисление образа окончательного решения задачи  .

Так как  в программе мы приняли количество строк в целевой матрице не превышать  5, алгоритм перебора l- мерной сети должен обеспечивать перебор сетки по 5- мерному пространству. Алгоритм перебора l- мерной сети представлен на рисунке 11. Фрагмент реализации перебора l- мерной сети представлении в приложении В.

Алгоритм функционирования программного комплекса  представлен на рисунке 12.

Рисунок 11– Алгоритм перебора l –мерной сети

Рисунок 12 - Алгоритм функционирования программного комплекса


2.4 Выбор средств разработки

Программный комплекс рассчитан для работы с большими объемами информации и применения в однопользовательском режиме.

Для организации удобного для пользователя способа общения с программой предназначена интерфейсная часть, включающая блоки ввода информации и интерпретации результатов. Она должна иметь удобный и понятный интерфейс, поэтому для его реализации с учетом приведенных характеристик разрабатываемого программного комплекса остановимся на среде визуального моделирования Delphi. Это позволит создать стандартный Windows-интерфейс для программы, максимально удобный и понятный для пользователя, обеспечит ввод и вывод информации в удобном для чтения виде. Использование именно этого инструмента позволит существенно сократить объем программы и упростить процесс передачи параметров, при сохранении хорошего качества и надежности программного продукта.  Delphi - надежный инструмент разработки, качество которого доказано множеством реализованных и внедренных программных продуктов промышленного масштаба [9]. 

2.5      Программная реализация ПК ЛВО

2.5.1  Исходные данные

 

Для того чтобы начать работать с программным комплексом пользователю необходимо ввести исходные данные. Это можно сделать двумя способами:

  •  выбрать файл с исходными данными;
  •  ввести значения данных с помощью настроек программы.

Рассмотрим первый вариант. Файл с исходными данными представляет собой обычный текстовый файл с расширением *.txt, содержащий матрицы значений исследуемой задачи, количество строк и столбцов матриц. Значения могут быть как положительными, так и отрицательными, как целыми, так и вещественными. Требования, предъявляемые к файлу:

  •  файл не должен содержать никаких данных, кроме значений числового формата;
  •  в первых двух строчках вводятся количество строк и количество столбцов матрицы ограничений, далее вводится значения матрицы. Аналогично происходит ввод целевой матрицы и вектора b, в соответствующем порядке;
  •  для вещественных чисел целая часть отделяется от дробной точкой.

Во многих приложениях элементы пользовательского интерфейса обладают разным функциональным значением. Элементы в ПК ЛВО расположены так, чтобы более важные были заметны пользователю в первую очередь, а менее важные - потом. Таким образом, в левом верхнем углу программы, куда взгляд пользователя упирается в первую очередь, с помощью компонента MainMenu среды разработки Delphi, реализовано главное меню программы.

Чтобы выбрать файл с исходными данными, необходимо в главном меню нажать кнопку «Файл» и из появившегося списка выбрать пункт «Открыть» как показано на рисунке 13.

Рисунок 13 – Главное меню программы

Для реализации диалога «Открыть файл» при разработки использовался компонент для работы с файлами – OpenDialog[10].

Считывание из файла данных реализовано следующим образом:

  •  считываем из файла количество строк и столбцов матрицы ограничений А;
  •  в цикле считываем значения для  матрицы ограничений А;
  •  считываем количество строк и столбцов в целевой матрице С;
  •  в цикле считываем значения целевой матрицы, затем считываем количество строк и столбцов вектора В;
  •  в цикле считываем значения для вектора В.

После нажатия на пункт меню «Открыть» откроется диалоговое окно рисунок 14, в котором используется фильтр «Тип файлов». Пользователь может выбирать только файлы *.txt.

Рисунок 14 – Диалоговое окно

После выбора пользователем файла  с исходными данными, значения файла будут отображаться на главной форме программного комплекса, как показано на рисунке 15.

Во втором случае пользователю предоставляется возможность ввести значения матриц с помощью настроек программы. Для этого необходимо в главном меню программы нажать кнопку «Настройки» и из появившегося списка выбрать пункт «Задать размер матриц» как показано на рисунке 16.

Рисунок 15 – Главное окно программы после загрузки данных

Рисунок 16 – Пункт меню «Настройки»

Откроется окно программы - «Размерность матриц». В данном окне пользователю необходимо ввести размерность матрицы ограничений и целевой матрицы, как показано на рисунке 17.

Рисунок 17 – Окно программы «Размерность матриц»

При вводе данных необходимо учитывать следующие правила:

  1.  В поля формы можно вводить только целые, положительные значения числового формата.
  2.  Количество строк в матрице ограничений не может быть больше 5. При неправильном вводе данных программа выдаст сообщение об ошибке как показано на рисунке 18.

Рисунок 18 – Сообщение о неправильном вводе исходных данных

После правильного заполнения полей размерности матриц, пользователю необходимо нажать кнопку «Применить», после чего откроется главное окно, в котором будут показаны матрицы необходимого размера. Пользователю остается ввести значения матриц исследуемого примера (рисунок 19).

Для удобства ввода исходных значений, которые представляют из себя массивы, при разработке использовался компонент StringGrid [10]. Компонент представляет собой таблицу, ячейки которой содержат в себе строки символов.

Рисунок 19 -  Главное окно программы перед вводом исходных данных пользователем

Для того, чтобы очистить ячейки матрицы от значений, необходимо в пункте меню «Настройки» из выпадающего списка выбрать пункт «Очистить матрицы».

2.5.2 Этапы решения МЛП

После ввода исходных данных пользователю необходимо выбрать экстремум целевой функции: max или min.

Для этого в главном окне программы из выпадающего списка нужно выбрать соответствующее условие, как показано на рисунке 20.

Рисунок 20 – Выбор условия решения задачи

  •  Указать знак неравенства между матрицей ограничений и вектором B;

На рисунке 21 показан выбор знака неравенства.

Рисунок 21- Указание знака неравенства

  •  Ввести шаг разбиения l- мерной решетки;
  •  Нажать кнопку «Поиск паретовских вершин» для запуска решения задачи.

После выполнения всех вышеперечисленных шагов программа начнет поиск паретовских вершин.  Для этого потребуется некоторое время. Время решения задачи напрямую зависит от шага разбиения l- мерной решетки. Чем меньше шаг, тем больше времени потребуется для решения задачи. Кроме этого скорость выполнения зависит от процессора  ЭВМ.

Во время поиска паретовских вершин пользователь может наблюдать процент выполнения задачи.  Для отображения хода процесса поиска в программе использован компонент Gaudge, как показано на рисунке 22.

Рисунок 22- Элемент для отображения хода процесса поиска вершин

Когда поиск завершиться, программа выдаст сообщение:  «Искать компромиссное решение?», как показано на рисунке 23.

Рисунок 23– Сообщение программы

Если пользователю требуется найти компромиссное решение, следует нажать кнопку «ОК». После этого программа выдаст следующие данные:

  •  время выполнения;
  •  множество вершин Парето;
  •  компромиссное решение;
  •  образ  компромиссного решения.

Если пользователю нет необходимости искать оптимальное решение, пользователь должен нажать кнопку «NO» и программа выведет следующие данные:

  •  время выполнения;
  •  множество вершин Парето.

На рисунке 24 показано главное окно программного комплекса после решения задачи.

Рисунок 24 -  Главное окно программы после решения задачи МЛП

Для формирования отчета служит пункт меню: «Файл»- «Сформировать отчет». Этот пункт становится активным только после решения задачи.

Отчет формируется в текстовом редакторе Microsoft Word и содержит в себе исходные данные и результаты решения.

2.5.3 Системные требования 

Системные требования программы приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Системные требования

Подсистема

Минимальные требования

процессор

Pentium III 1.4 GHz

оперативная память

1 Гб

жесткий диск

10 Mb свободного места

видеокарта и монитор

800x600, 1024x768 точек

операционная система

Windows 2000/XP

2.5.4 Требования к настройке ОС

Перед установкой программы необходимо:

  •  отключить все антивирусные программы;
  •  в меню Пуск - Панель управления - Язык и региональные стандарты, во вкладке "Региональные параметры", в строке  "Разделитель целой и дробной части"  указать точку.


3  Решение численного примера

 

Рассмотрим классический пример многокритериальной задачи линейного программирования, который был описан в статье американских математиков P. L. Yu и M. Zeleny[7].

Исходные данные:

Матрица ограничений А:

Вектор B:

Целевая матрица С:

При решении этой задачи с помощью программного комплекса линейной векторной оптимизации множество   составили 4 точки:

Образом множества  в критериальном пространстве являются точки:

По формуле (14) выпуклая комбинацию точек из  с равными весами:

.

Далее посредством решения задачи (8) на множестве

точечная характеризация  множества Парето :

.

Наконец, образом окончательного решения задачи будет точка :

Результаты показаны на рисунке 25.

Рисунок 25 -  Результаты

Формируемый отчёт приведён в приложении Б.

4 Экономическая часть

4.1 Введение в экономическую часть

Целью написания данного раздела является расчёт затрат на разработку и внедрение  программного комплекса решения задачи многокритериального линейного программирования «ПК ЛВО». Программный комплекс осуществляет решение задачи МЗЛП и поиск компромиссного решения для ЛПР.

Себестоимость представляет собой стоимостную оценку использованных в процессе производства продукции (работ, услуг), средств и предметов труда, услуг других организации и оплату труда работников. В данном проекте установлено, что к затратам, включаемым себестоимость продукции относятся:

  •  затраты на выплату заработной платы исполнителям;
  •  отчисления с заработной платы;
  •  приобретение необходимых технических и программных средств;
  •  электроэнергия.

Расходы на выплату исполнителям заработной платы включают в себя: основную заработную плату, дополнительную заработную плату,  отчисление с заработной платы в виде единого социального налога.

Основная заработная плата определяется исходя из количества разработчиков, времени выполнения разработки, а также заработной платы в расчете на один час. Исполнителем проекта является один инженер - программист.

4.2  Расчет трудоемкости проекта

Разработка программного обеспечения включает в себя следующие этапы:

  •  анализ предметной области;
  •  проектирование структуры программного комплекса;
  •  программная реализация;
  •  тестирование.

Расчет трудоемкости проекта представлен в таблице 2.

Таблица 2 - Перечень работ и их трудоемкость

этапа

работы

Содержание работы

Трудоемкость

(чел-час)

1

1

Анализ предметной области и сбор данных

24

2

Формирование требований к программному комплексу

10

2

3

Разработка структуры программы

40

4

Разработка алгоритма решения МЗЛП

24

5

Проектирование макета графического интерфейса

15

3

6

Разработка пользовательского интерфейса

8

7

Разработка необходимых функций

84

8

Разработка программных модулей

61

4

9

Тестирование, отладка

187

5

10

Написание пояснительной записки

60

Итого:

513

 4.3 Определение затрат на заработную плату

Затраты на выплату исполнителям заработной (, руб) платы определяется следующим соотношением:

,     (15)

где  – основная заработанная плата, руб;

       – дополнительная заработная плата, руб;

       – отчисление с заработанной платы, руб.

Расчет основной заработанной платы при дневной оплате труда (, руб) исполнителей следует проводить на основе данных по окладам и графику занятости исполнителей:

                                     ,                       (16)

где  – число дней, отработанных исполнителем проекта;

       – дневной оклад исполнителя, руб.

При восьмичасовом рабочем дне дневной оклад исполнителя рассчитывается по соотношению (, руб):

,       (17)

где  – месячный оклад, руб;

       – фонд времени в текущем месяце, который рассчитывается из учета общего числа дней в году, числа выходных и праздничных дней.

  ,     (18)

где tp – продолжительность рабочего дня;

      – общее число дней в году;

      – число выходных дней в году;

      – число праздничных дней в году.

Фонд времени в текущем месяце равен 166 часов.

В данном дипломном проекте установлен месячный оклад работника, соответствующий должности, занимаемой в ИрГУПСе. Данные приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Расчет затрат на заработную плату

Должность

Месячный оклад (руб.)

Дневной оклад (руб.)

Число отработанных дней

з/п исполнитель (руб.)

Инженер-программист

10000

481.93

61

29397.73

Данные таблицы позволяют вычислить общие расходы проекта на выплату заработной платы исполнителям  29397,73руб.

Расходы на дополнительную заработанную плату учитывают районный коэффициент, северный коэффициент и премию. Величина этих выплат составляет 20% - районный,30% -северный коэффициенты  и 10% -премия от размера основной заработной платы:

,      (19)

где  - основная заработная плата, руб.

Формула (14) позволяет вычислить расходы на дополнительную заработную плату:

руб.

Отчисления с заработной платы состоят в настоящее время в уплате единого социального налога. Согласно налоговому кодексу РФ применяются ставки налога для отчисления в пенсионный фонд РФ, фонд социального страхования, фонды обязательного медицинского страхования (федеральный и территориальный фонды).

,      (20)

где  - отчисления с заработанной платы в виде единого социального налога().

Формула 15 позволяет вычислить расходы на отчисление заработной платы:

руб.

Согласно формуле 15, затраты на выплату исполнителям заработной платы составят:

руб.

4.4 Определение материальных расходов.

Расходы на персональный компьютер (ПК) определяются материальными расходами на ПК в течение срока разработки программного продукта и стоимостью компьютера.

В материальные расходы входят:

  •  расходы  на электроэнергию;
  •  стоимость расходных материалов;
  •  расходы на ремонт;
  •  заработная плата ремонтника;
  •  дополнительные расходы - уборка помещения, охрана, аренда, коммунальные услуги().

А) Расходы на электроэнергию().

   ,      (21)

где  – мощность компьютера (0,3 Квт/ч);

      – стоимость 1 Квт/ч (0,62 руб.);

       – время разработки (513 часов).

Формула 4.7 позволяет вычислить расходы на электроэнергию:

руб.

Б) Стоимость расходных материалов().

Затраты на расходные материалы в течение всего срока эксплуатации примерно 10% от стоимости компьютера. Срок эксплуатации персонального компьютера – 3 года. Следовательно, можно определить подобные расходы за период создания программного обеспечения.

,      (22)

где  – количество дней в году (249 дней);

      – стоимость компьютера (21000);

      – срок разработки (61 день).

Формула 4.8 позволяет вычислить стоимость расходных материалов:

руб.

Итого суммарные материальные расходы():

руб.

В) Амортизационные отчисления на персональный компьютер().

Амортизационный период ПК в настоящее время равен сроку морального старения вычислительной техники и составляет 3 года. Следовательно, за 3 года  равны стоимости компьютера.

,       (23)

где - срок службы (3 года).

Формула 4.9 позволяет вычислить амортизационные отчисления на персональный компьютер:

руб.

Г) Амортизационные отчисления на программное обеспечение().

зависят от цикла замены ПО. Если принять срок морального старения такой же, как у ПК, то  за 3 года равны стоимости ПО.

,      (24)

где  – стоимость ПО (15000).

Формула 4.10 позволяет вычислить амортизационные отчисления на программное обеспечение:

руб.

Итого суммарные амортизационные расходы равны():

руб.

4.5 Определение накладных расходов

Накладные расходы следует вычислить, ориентируясь на расходы по основной заработанной плате. Обычно они составляют от 60% до 100% расходов на основную заработанную плату. Для Иркутского государственного университета путей сообщений его можно принять как 60% от ОЗП.

,       (25)

где  - основная заработная плата, руб.

Формула 4.12 позволяет вычислить накладные расходы:

руб.

4.6 Определение себестоимости проекта

Определив затраты на материалы, оплату труда, социальное страхование, накладные расходы, можно определить себестоимость проекта – таблица 4.

Таблица 4 - Себестоимость проекта

Наименование затрат

Всего (руб.)

Основная зарплата

Единый социальный налог

Накладные расходы

Материальные расходы

Амортизационные расходы

Итого себестоимость разработки

Стоимость базовых программных средств (лицензионных)

Итого затрат

29397,59

12229,46

17638,55

266,91

2005,48

59265,6

15000

74265,6


5  Безопасность и экологичность проекта

Основные требования к организации работы с персональной электронно-вычислительной машиной (ПЭВМ) содержатся в Санитарных правилах и нормах СанПин 2.2.2/2.4.1340-03 [11].

5.1 Требования к помещениям для работы с ПЭВМ

Помещения для эксплуатации ПЭВМ должны иметь естественное и искусственное освещение. Эксплуатация ПЭВМ в помещениях без естественного освещения допускается только при соответствующем обосновании и наличии положительного санитарно-эпидемиологического заключения, выданного в установленном порядке.

Естественное и искусственное освещение должно соответствовать требованиям действующей нормативной документации. Окна в помещениях, где эксплуатируется вычислительная техника, преимущественно должны быть ориентированы на север и северо-восток. Оконные проемы должны быть оборудованы регулируемыми устройствами типа: жалюзи, занавесей, внешних козырьков и др.

Площадь на одно рабочее место пользователей ПЭВМ на базе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) должна составлять не менее 6 м², на базе плоских экранов (жидкокристаллические, плазменные) – 4.5 м².

Для внутренней отделки интерьера помещений, где расположены ПЭВМ, должны использоваться диффузно-отражающие материалы с коэффициентом отражения для потолка – 0.7 – 0.8; для стен – 0.5 – 0.6; для пола – 0.3 – 0.5.

Полимерные материалы используются для внутренней отделки интерьера помещений с ПЭВМ при наличии санитарно-эпидемиологического заключения.

Помещения, где размещаются рабочие места с ПЭВМ, должны быть оборудованы защитным заземлением  в соответствии с техническими требованиями по эксплуатации.

Не следует размещать рабочие места с ПЭВМ вблизи силовых кабелей и вводов, высоковольтных трансформаторов, технологического оборудования, создающего помехи в работе ПЭВМ.

5.2  Требования к организации рабочих мест пользователей ПЭВМ

Рабочее место это оснащенное техническими средствами (средствами отображения информации, органами управления, вспомогательным оборудованием) пространство, где осуществляется деятельность пользователя (пользователей).

Организацией рабочего места называется система мероприятий по оснащению рабочего места средствами и предметами труда и размещению их в определенном порядке. При создании рабочих мест с ВДТ и ПЭВМ должно учитываться расстояние между рабочими столами с видеомониторами, которое должно быть не менее 2 м, а расстояние между боковыми поверхностями видеомониторов - не менее 1,2 м.

Рабочее место должно отвечать следующим требованиям:

  •  оборудование рабочего места (стол, стул, подставка для ног) должны быть специальной конструкции, обеспечивающей возможность индивидуальной регулировки;
  •  сиденье и спинка стула должны быть покрыты не электризующимися полумягкими материалами;
  •  расположение рабочих поверхностей должно обеспечить согласованность компоновки рабочего места и маршрута движений, а также достаточную легкость для слежения за рабочими операциями;
  •  освещенность на поверхности стола в зоне размещения рабочего документа должна быть 300 - 500 лк (при комбинированном освещении).

Для операторов на рабочем месте было выделено 21 пространственных параметров, которые представлены в таблице 5 и на рисунке 26.

Таблица 5 - Параметры рабочего места

Обозначение на рисунке

Пространственные параметры

Значение

1

Высота сидения

400-500 мм

2

Высота клавиатуры от пола

600-750 мм

3

Угол наклона клавиатура

7-15°

4

Ширина основной клавиатуры

не > 400 мм

5

Глубина основной клавиатуры

не > 200 мм

6

Удаление клавиатуры от края стола

80-100 мм

7

Высота экрана от уровня пола

950-1000 мм

8

Угол наклона экрана и нормали

0-30°

9

Удаленность экрана от края стола

500-700 мм

10

Высота поверхностей для записей

670-850 мм

11

Площадь поверхности для записей

600×400 мм

12

Угол наклона поверхности для записей

0-100°

13

Глубина пространства для ног в коленях

<400 мм

14

Глубина пространства на уровне ступней

<600 мм

15

Высота пространства для ног в коленях

<600 мм

16

Высота пространства на уровне ступней

<100 мм

17

Ширина пространства для ног на уровне

<500 мм

Продолжение таблицы 5

18

Высота подставки для ног

50-130 мм

19

Угол подставки для ног

0-25°

20

Ширина подставки для ног

300 мм

21

Глубина подставки для ног

400 мм

Рисунок 26 -  Организация рабочего места оператора ПЭВМ

5.3  Требования к микроклимату на рабочих местах

В помещениях, в которых работа с использованием ПЭВМ является основной и связана с нервно-эмоциональным напряжением, должны обеспечиваться оптимальные параметры микроклимата для категории работ 1а и 1б в соответствии с действующими санитарно-эпидемиологическими нормативами микроклимата производственных помещений.

В помещениях, оборудованных ПЭВМ, проводится ежедневная влажная уборка и систематическое проветривание после каждого часа работы на ПЭВМ.

Содержание вредных химических веществ в воздухе помещений, предназначенных для использования ПЭВМ во всех типах образовательных учреждений, не должно превышать предельно допустимых среднесуточных концентраций для атмосферного воздуха в соответствии с действующими санитарно-эпидемиологическими нормативами.

  В помещениях, в которых работа с мониторами и ПЭВМ является основной, должны обеспечиваться оптимальные параметры микроклимата.

Таблица 6-  Оптимальные параметры микроклимата для помещений с ПЭВМ

Период года

Категория работ

Температура воздуха, 0С не более

Относительная влажность воздуха, %

Скорость движения воздуха, м/с

Холодный

легкая - 1а

22 -24

40 - 60

0,1

легкая - 1б

21 - 23

40 - 60

0,1

Теплый

легкая - 1а

23 - 25

40 - 60

0,1

легкая - 1б

22 - 24

40 - 60

0,2

Примечанияк категории 1а относятся работы, производимые сидя и не требующие физического напряжения, при которых расход энергии составляет до 120 ккал/ч; к категории 1б относятся работы, производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением, при которых расход энергии составляет от 120 до 150 ккал/ч .

Зачастую при организации рабочих мест для работающих на ПЭВМ не учитывается в должной мере то обстоятельство, что ВДТ генерирует рентгеновское, радиочастотное излучение.

Работающий компьютер приводит к повышению температуры и снижению влажности воздуха. Длительная работа компьютера приводит к снижению концентрации кислорода, концентрация озона при этом наоборот увеличивается. Повышение температуры воздуха и снижение влажности вызывают напряжение функционального состояния сердечнососудистой, респираторной систем, ухудшение функций почек, дыхательных путей, головную боль и т.п.

5.4  Требования к уровням шума и вибрации на рабочих местах

В помещениях всех типов образовательных и культурно-развлекательных учреждений, в которых эксплуатируются ПЭВМ, уровень вибрации не должен превышать допустимых значений для жилых и общественных зданий в соответствии с действующими санитарно-эпидемиологическими нормативами.

Шумящее оборудование, уровни шума которого превышают нормативные, должно размещаться вне помещений с ПЭВМ.

В залах для ЭВМ предельно допустимый эквивалентный уровень шума не должен превышать 50 дБА. В помещениях, где работают инженерно-технические работники, осуществляющие лабораторный, аналитический или измерительный контроль эквивалентный уровень шума не должен превышать 50 дБА. В помещениях операторов ЭВМ без дисплеев эквивалентный уровень шума не должен превышать 65 дБА.

Снизить уровень шума можно использованием звукопоглощающих материалов для отделки помещений, разрешенных органами Государственного санитарного надзора. Дополнительным звукопоглощением служат однотонные занавеси из плотной ткани, гармонирующие с окраской стен и подвешенные в складку на расстоянии 15-20см от ограждения .

5.5  Требования к освещению на рабочих местах

Рабочие столы следует размещать таким образом, чтобы видео-дисплейные терминалы были ориентированы боковой стороной к световым проемам, чтобы естественный свет падал преимущественно слева.

Искусственное освещение в помещениях для эксплуатации ПЭВМ должно осуществляться системой общего равномерного освещения. В производственных и административно-общественных помещениях в случаях преимущественной работы с документами следует применять системы комбинированного освещения (к общему освещению дополнительно устанавливаются светильники местного освещения, предназначенные для освещения зоны расположения документов).

Освещенность на поверхности стола в зоне размещения рабочего документа должна быть 300 - 500 лк. Освещение не должно создавать бликов на поверхности экрана. Освещенность поверхности экрана не должна быть более 300 лк., по СНиПу 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение»

Следует ограничивать прямую блесткость от источников освещения, при этом яркость светящихся поверхностей (окна, светильники и др.), находящихся в поле зрения, должна быть не более 200 кд/м².

Следует ограничивать отраженную блесткость на рабочих поверхностях (экран, стол, клавиатура и др.) за счет правильного выбора типов светильников и расположения рабочих мест по отношению к источникам естественного и искусственного освещения, при этом яркость бликов на экране ПЭВМ не должна превышать 40 кд/м² и яркость потолка не должна превышать 200 кд/м².

Искусственное освещение должно осуществляться системой общего равномерного освещения. В качестве источников света при искусственном освещении должны применяться преимущественно люминесцентные лампы. Допускается применение ламп накаливания в светильниках местного освещения.

Общее освещение при использовании люминесцентных светильников следует выполнять в виде сплошных или прерывистых линий светильников, расположенных сбоку от рабочих мест, параллельно линии зрения пользователя при рядном расположении видеодисплейных терминалов. При периметральном расположении компьютеров линии светильников должны располагаться локализовано над рабочим столом ближе к его переднему краю, обращенному к оператору.

Для обеспечения нормируемых значений освещенности в помещениях для использования ПЭВМ следует проводить чистку стекол оконных рам и светильников не реже двух раз в год и проводить своевременную замену перегоревших ламп.

5.6 Основные способы защиты от вредного воздействия

В настоящее время борьба за снижение уровня вредного воздействия видеотерминалов ПК на человека ведется в нескольких направлениях. Первое – это проведение работ по созданию и внедрению стандартов, а также других регламентирующих документов, допускающих производство мониторов только с очень низкими уровнями электромагнитных излучений. Основополагающими нормативными актами, содержащими очень жесткие требования и нормы для дисплеев по эргономике и их безопасности, являются стандарты Швеции, принятые в этой стране в период с 1987 по 1991гг.(MPR 1982:2, ТСО-89, MPR 1990:8, ТСО-91). На данные стандарты опираются многие фирмы-производители мониторов для ПК. В соответствии со стандартом ТСО-91 напряженность электрического поля в диапазоне от 5 Гц до 2 кГц на расстоянии 50 см от экрана должна составлять 10 вольт/м, а в диапазоне от 2 кГц до 400 кГц - не более 1 вольт/м.

Сейчас уже стало заметным влияние новых стандартов на изготовляемую и поступающую на компьютерный рынок продукцию. На задней стороне панели мониторов ставится соответствующий сертификационный знак,

Второе направление предусматривает широкое использование специальных защитных экранов-фильтров для мониторов с высоким уровнем электромагнитных излучений. Использование такого средства является достаточно эффективным, позволяет применять дешевые мониторы и продолжать эксплуатировать имеющиеся в наличии видеотерминалы.

Третье направление – переход на технику отображения без использования электронно-лучевых трубок, например, при помощи жидкокристаллических индикаторов, которыми оснащаются портативные компьютеры.

5.7 Защитные фильтры

Если мониторы с маркировкой Low Radiation обладают высокой степенью защиты и не требуют специального дооснащения, то мониторы старых моделей, как правило, излучают электромагнитные поля, представляющие известную опасность для пользователя. Чтобы оградить себя от вредных воздействий, самым правильным было бы сменить морально устаревшую по экологическим и эргономическим меркам технику на современную, обладающую пониженным уровнем побочных излучений. Но сменить весь парк вычислительной техники доступно немногим. Самым простым способом является использование уже готовых конструктивных узлов, поставляемых фирмами-изготовителями, – защитных фильтров (ЗФ), предназначенных для установки на экран монитора.

ЗФ представляют собой оптически прозрачную панель, которая жестко закрепляется на корпусе ПК с помощью кронштейна поверх экрана дисплея. На панель нанесен тонкий проводящий слой. Предполагается, что заземление этого проводящего слоя позволяет подавить электромагнитные излучения, исходящие от экрана дисплея в осевом направлении. Кроме того специальным выбором материала подложки и проводящего слоя можно в значительной степени ослабить (а в ряде случаев и полностью подавить) оптические излучения в ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра. Выпускаемые ЗФ имеют стандартные размеры: 14', 15', 17', 21' и так далее

Защитные фильтры:

  •   подавляют блики, появляющиеся на стеклянных элементах видеомонитора от осветительных приборов или солнечных лучей, которые при длительном воздействии могут поражать зрение оператора;
  •  уменьшают общую яркость экрана дисплея, в то же время детали изображения с малой яркостью прекрасно видимы, поскольку общая контрастность увеличивается. Краски изображения становятся более сочными, так как защитный экран поглощает фоновый серый цвет;
  •   осуществляют защиту от электростатического и электромагнитного воздействий.

Важно, чтобы различные модели ЗФ использовались грамотно, в зависимости от желаемого эффекта защиты.

В зависимости от конструкции ЗФ можно разделить на три основные группы: сетчатые, пленочные и смешанного типа.

Сетчатые. Изготавливаются из капроновых или проволочных сеток. ЗФ на основе капроновых сеток с покрытием или ослабляют блики от внешнего освещения и улучшают контрастность изображения, что при интенсивной работе за компьютером является немаловажным фактором. ЗФ на основе проволочных сеток (используются медная черненая проволока с покрытием матового цвета) компенсируют отраженные компоненты оптического излучения и экранируют ЭМ поля. Слишком плотная сетка, которая служит лучшим экраном, ухудшает визуальное восприятие. Поэтому, чтобы компенсировать потери светового потока, приходится увеличивать яркость изображения на дисплее, что, в принципе, при использовании ЗФ такого типа может приводить к сокращению срока службы ЭЛТ. Практически все модели дают неблагоприятный муаровый эффект.

Пленочные. Могут быть выполнены на основе гонкой прозрачной подложки – стеклянной или из синтетического материала (например, акрила). Пленочные ЗФ обеспечивают более оптимальные оптические свойства (повышенный контраст, подавление бликов), значительно повышают контрастность изображения, практически полностью поглощают ультрафиолетовое излучение и снижают уровень рентгеновского излучения, но слабо защищают от статического электричества.

Существуют так называемые поляризационные ЗФ, Отечественному пользователю известны подобные фильтры фирмы Polaroid марки СР-50. Структура полиэфирной пленки ЗФ – многослойная, с использованием просветляющих покрытий. Антибликовые характеристики этих фильтров достаточно высоки. Для гашения бликов используется интерференция падающего и отраженного лучей света. Луч от осветительного прибора проходит через линейный поляризатор фильтра и специальное покрытие, которое работает как четвертьволновая пластина. Пройдя через это покрытие, линейно поляризованный свет приобретает круговую поляризацию. Свет с круговой поляризацией попадает на экран ЭЛТ и отражается. При этом направление вращения вектора поляризации изменяется на противоположное. После прохождения покрытия и линейного поляризатора линейная поляризация света восстанавливается, а плоскость поляризации поворачивается на 90 градусов относительно начального состояния. Падающий и отраженный потоки интерферируют. В результате достигается достаточно сильное гашение блика. Однако фильтры этого типа обладают существенными недостатками. Они имеют слишком низкую механическую прочность и плохую теплопроводность за счет того, что в них используется полиэфирная пленка, что при эксплуатации приводит к короблению и деформации ЗФ. Некоторые пользователи отмечают значительную деградацию со временем антибликовых свойств СР-50, очевидно, по причине нестойкости четвертьволнового покрытия.

При изготовлении стеклянных ЗФ (Ergon, Русский щит) на стеклянную подложку напыляется прозрачный токопроводящий слой, который обеспечивает электростатическое и электромагнитное экранирование (как правило, металлическая пленка). Металлическая пленка имеет высокий коэффициент отражения, что приводит к более сильному влиянию сторонних источников света на условия наблюдения изображений на экране дисплея, и может в процессе эксплуатации окисляться. Поэтому на нее необходимо наносить специальные покрытия, выполняющие антибликовые и защитные функции. Количество слоен, материал покрытии, порядок и способ их нанесения варьируется в конструкциях различных фирм и являются их ноу-хау.

Одна из преобладающих технологий – нанесение тонких металлических пленок в вакууме. Она обеспечивает более высокие показатели по защите от излучений, так как в этом случае он практически непрозрачен для мягкого рентгеновского излучения, дополнительно ослабляет излучения в ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра и обеспечивает высокую эффективность ослабления высокочастотного электромагнитного излучения. Основной характеристикой таких экранов является электрическое сопротивление токопроводящего слоя (от 20 до 600 ОМ на квадрат). При правильном заземлении ЗФ может иметь весьма высокий коэффициент экранирования электромагнитных излучений. Оптические характеристики определяются коэффициентом отражения видимого света (0.5..8), он обуславливает подавление бликов, а также коэффициентом светопропускания, который главным образом зависит от типа применяемой подложки.

Смешанного типа. Имеют импрегнированную в стеклянную подложку металлическую сетку. Наиболее известны ЗФ этого типа фирмы Tecknik (США).

Наиболее высокую степень защиты позволяют обеспечить ЗФ класса Total Shield. Они характеризуются коэффициентом отражения около 1% (практически не дают бликов), высоким коэффициентом экранирования электростатики 99,5%, коэффициентом поглощения ультрафиолета порядка 98...99%, мягкого рентгеновского излучения – около 95%, заметным коэффициентом экранирования электромагнитного поля, в том числе и на НЧ, повышают контрастность изображения в полтора-два раза. Эти фильтры изготавливаются из специального сорта стекла, легированного атомами тяжелых металлов и имеют сложное многослойное покрытие.

5.8  Пожарная безопасность

Пожары представляют особую опасность, так как сопряжены с большими материальными потерями. Как известно пожар может возникнуть при взаимодействии горючих веществ, окисления и источников зажигания. В помещениях где работают на ЭВМ  присутствуют все три основные фактора, необходимые для возникновения пожара.

Горючими компонентами в помещениях оборудованных ЭВМ являются: строительные материалы для акустической и эстетической отделки помещений, перегородки, двери, полы,  изоляция кабелей и др.

Противопожарная защита - это комплекс организационных и технических мероприятий, направленных на обеспечение безопасности людей, на предотвращение пожара, ограничение его распространения, а также на создание условий для успешного тушения пожара  (ППБ-01-03).

Источниками зажигания в помещениях с ЭВМ могут быть электронные схемы от ЭВМ, приборы, применяемые для технического обслуживания, устройства электропитания, кондиционирования воздуха, где в результате различных нарушений образуются перегретые элементы, электрические искры и дуги, способные вызвать загорания горючих материалов.

В современных ЭВМ очень высокая плотность размещения элементов электронных схем. В непосредственной близости друг от друга располагаются соединительные провода, кабели. При протекании по ним электрического тока выделяется значительное количество теплоты. При этом возможно оплавление изоляции. Для отвода избыточной теплоты от ЭВМ служат системы вентиляции и кондиционирования воздуха. При постоянном действии эти системы представляют собой дополнительную пожарную опасность.

Для большинства помещений ,в которых расположены ЭВМ, установлена категория пожарной опасности В.Одной из наиболее важных задач пожарной защиты является защита строительных помещений от разрушений и обеспечение их достаточной прочности в условиях воздействия высоких температур при пожаре.

Для изготовления строительных конструкций используются, как правило, кирпич, железобетон, стекло, металл и другие негорючие материалы. Применение дерева должно быть ограниченно, а в случае использования необходимо пропитывать его огнезащитными составами.

К средствам тушения пожара, предназначенных для локализации небольших загораний, относятся пожарные стволы, внутренние пожарные водопроводы, огнетушители, сухой песок, асбестовые одеяла и т. п.

В зданиях пожарные краны устанавливаются в коридорах, на площадках лестничных клеток и входов. Вода используется для тушения пожаров в помещениях программистов, библиотеках, вспомогательных и служебных помещениях. Применение воды в машинных залах ЭВМ, хранилищах носителей информации, помещениях контрольно-измерительных приборов ввиду опасности повреждения или полного выхода из строя дорогостоящего оборудования возможно в исключительных случаях, когда пожар принимает угрожающе крупные размеры. При этом количество воды должно быть минимальным, а устройства ЭВМ необходимо защитить от попадания воды, накрывая их брезентом или полотном.

Для тушения пожаров на начальных стадиях широко применяются огнетушители. По виду используемого огнетушащего вещества огнетушители подразделяются на следующие основные группы.

Пенные огнетушители, применяются для тушения горящих жидкостей, различных материалов, конструктивных элементов и оборудования, кроме электрооборудования, находящегося под напряжением.

Газовые огнетушители применяются для тушения жидких и твердых веществ, а также электроустановок, находящихся под напряжением.

В производственных помещениях применяются главным образом углекислотные огнетушители, достоинством которых является высокая эффективность тушения пожара, сохранность электронного оборудования, диэлектрические свойства углекислого газа, что позволяет использовать эти огнетушители даже в том случае, когда не удается обесточить электроустановку сразу.

Для обнаружения начальной стадии загорания и оповещения службу пожарной охраны используют системы автоматической пожарной сигнализации (АПС). Кроме того, они могут самостоятельно приводить в действие установки пожаротушения, когда пожар еще не достиг больших размеров. Системы АПС состоят из пожарных извещателей, линий связи и приемных пультов ( станций ).

Эффективность применения систем АПС определяется правильным выбором типа извещателей и мест их установки. При выборе пожарных извещателей необходимо учитывать конкретные условия их эксплуатации: особенности помещения и воздушной среды, наличие пожарных материалов, характер возможного горения, специфику технологического процесса и т.п.

В соответствии с “Типовыми правилами пожарной безопасности для промышленных предприятий” залы ЭВМ, помещения для внешних запоминающих устройств, подготовки данных, сервисной аппаратуры, архивов, копировально-множительного оборудования и т.п. необходимо оборудовать дымовыми пожарными извещателями. В этих помещениях в начале пожара при горении различных пластмассовых, изоляционных материалов и бумажных изделий выделяется значительное количество дыма и мало теплоты.

5.9 Обеспечение электробезопасности

Электрический ток представляет собой скрытый тип опасности, т.к. его трудно определить в токо- и нетоковедущих частях оборудования, которые являются хорошими проводниками электричества. Смертельно опасным для жизни человека считают ток, величина которого превышает 0,05А, ток менее 0,05А – безопасен (до 1000 В). С целью предупреждения поражений электрическим током к работе должны допускаться только лица, хорошо изучившие основные правила по технике безопасности.

В соответствии с правилами электробезопасности в служебном помещении должено существляться постоянный контроль состояния электропроводки, предохранительных щитов, шнуров, с помощью которых включаются в электросеть компьютеры, осветительные приборы, другие электроприборы.

Электрические установки, к которым относится практически все оборудование ЭВМ, представляют для человека большую потенциальную опасность, так как в процессе эксплуатации или проведении профилактических работ человек может коснуться частей, находящихся под напряжением. Специфическая опасность электроустановок – токоведущие проводники, корпуса стоек ЭВМ и прочего оборудования, оказавшегося под напряжением в результате повреждения (пробоя) изоляции, не подают каких-либо сигналов, которые предупреждают человека об опасности. Реакция человека на электрический ток возникает лишь при протекании последнего через тело человека. Исключительно важное значение для предотвращения электротравмотизма имеет правильная организация обслуживания действующих электроустановок в компьютерных залах, проведения ремонтных, монтажных и профилактических работ.

В зависимости от категории помещения необходимо принять определенные меры, обеспечивающие достаточную электробезопасность при эксплуатации и ремонт электрооборудования.

В помещении с ЭВМ разрядные токи статического электричества чаще всего возникают при прикосновении к любому из элементов ЭВМ. Такие разряды опасности для человека не представляют, но кроме неприятных ощущений они могут привести к выходу из строя ЭВМ. Для снижения величины возникающих зарядов статического электричества в помещениях покрытие технологических полов следует выполнять из однослойного поливинилхлоридного антистатического линолеума. Другим методом защиты является нейтрализация заряда статического электричества ионизированным газом. В промышленности широко применяются радиоактивные нитрализаторы. К общим мерам защиты от статического электричества можно отнести общие и местное увлажнение воздуха.

Заключение

В ходе выполнения дипломного проекта был исследован один из методов решения задачи многокритериальной оптимизации, выполнены проектирование и разработка ПК. В частности:

  •  исследован метод решения задачи МЛП, основанный на построении множества паретовских вершин и всего множества Парето;
  •  разработан ПК решения задачи МЛП, реализующий  построение множества Парето и поиск оптимального решения.

В ходе разработки ПК ЛВО удалось реализовать:

  •  возможность использования до 5 критериев;
  •  алгоритм многокритериальной  оптимизации;
  •  поиск оптимального решения по Парето;
  •  взаимодействие с основным пакетом Microsoft Office;
  •  интуитивно-понятный эргономичный интерфейс.

Внедрение и использование разработанного ПК позволит решать  практические задачи выбора эффективных вариантов во многих сферах деятельности человека.


Список литературы

1.

Батин Н.В. Методы и алгоритмы для решения оптимизационных задач линейного программирования / Смородинский С.С., Батин Н.В. - М.: БГУИР, 1997.- 251с.

2.

Общая задача линейного программирования [Электронный ресурс]/МГИУ; ред. Кузьмин К.А.- Режим доступа: http://kyzmin-ka.ru/issled_oper/obsh_zad/index.html.

3.

Батин Н.В. Анализ и оптимизация систем на основе аналитических моделей / Смородинский С.С., Батин Н.В. - М.: БГУИР, 1997.- 369с.

4.

Алексеенко В.Ю. Линейное программирование:  Учеб. пособие /В.Ю. Алексеенко.- Из-во Петрозаводского государственного университета, 2005.- 159с.

5.

Обобщенный принцип Эджворта- Парето в терминах функций выбора/В.Д.Ногин/ СПбГТ,2000,№1,с.1-53.

6.

Принятие решений на основе количественной информации об относительной важности критериев/В.Д.Ногин// «Научно-технические ведомости СПбГТУ», 2000, № 2, с. 89-93.

7.

Носков С.И. Точечная характеризация множества Парето в линейной многокритериальной задаче.- Иркутск : ИИТМ ИрГУПС.

8.

Yu L., Zeleny M. The set of all nondominated solutions in linear cases and multycriteria simplex method // J. of  Math. Anal. and Applic.-1975.-v.45.-N2.-P.430-468.

9.

Сухарев М.В. Основы Delphi. Профессиональный подход – СПб.: Наука и Техника, 2004. – 600с.: ил.

10.

Дж.Бакнелл. Фундаментальные алгоритмы и структуры данных в Delphi.- Из-во DiaSoft, 2003.-557с.

11.

Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы.


Приложение А

Рисунок А.1- Функциональная диаграмма перебора l- мерной сети

Рисунок А.2- Функциональная диаграмма построения множества Парето

Продолжение приложения А

Рисунок А.3- Функциональная диаграмма поиска компромиссного решения


Приложение Б

Отчет

Условия решения задачи - max

Число узлов по одной координате – 10

Целевая матрица

1  2  -1  3  2  0  1    

0  1  1  2  3  1  0    

1  0  1  -1  0  -1  -1    

               

Матрица ограничений

1  2  1  1  2  1  2    

-2  -1  0  1  2  0  1    

-1  0  1  0  2  0  -2    

0  1  2  -1  1  -2  -1    

               

Вектор B

16    

16    

16    

16    

   

Результаты

В процессе вычислений выявлено 4 паретовских вершин

Х1 = (0, 0, 5.33333, 0, 5.33333, 0, 0)

Х2 = (8, 0, 8, 0, 0, 0, 0)

Продолжение приложения Б

Х3 = (0, 0, 0, 16, 0, 0, 0)

Х4 = (16, 0, 0, 0, 0, 0, 0)

Компромиссное решение - (6.0015, 0, 0, 0.668499, 4.665, 0, 0)

образ - C*X = (17.336997, 15.331998, 5.333001)


Приложение В 

//нахождение паретовских вершин

procedure TForm1.Button3Click(Sender: TObject);

var

 x,y,a,b,c, i, j,countStep,time,k,t, comp: integer;

 startPos, q1, q2,q3,q4,q5, step: extended;

 s: string;

begin

if(checkMatrix()) then begin

 for i:=1 to 1000 do begin

   for j:=1 to 30 do

     Form1.resultArray[i, j] := 0;

 end;

 for i:=1 to 30 do

   Form1.resultMiddleAriphmetix[i] := 0;

 Form1.resultArrayCount :=0 ;

 Form1.pointCount := 0;

 time := GetTickCount;

 countStep := 100 div StrToInt(form1.Edit5.text);

 step := StrToInt(form1.Edit5.text) / 100;

 startPos := 0;

 q1 := startPos;

 Form1.prBar := 1;

  for i :=1 to Form1.StringGrid2.RowCount-1 do

  Form1.prBar := Form1.prBar * countStep;

 Form1.pointCount := 0;

 Form1.Gauge1.Progress := 0;

Продолжение приложения В

for x:=1 to countStep do begin

 if(Form1.StringGrid2.RowCount >= 3)then begin

   q2 := startPos;

   for y:=1 to countStep do begin

     if(Form1.StringGrid2.RowCount >= 4)then begin

       q3 := startPos;

       for a:=1 to countStep do begin

         if(Form1.StringGrid2.RowCount >= 5)then begin

           q4 := startPos;

           for b:=1 to countStep do begin

             if(Form1.StringGrid2.RowCount >= 6)then begin

               q5 := startPos;

               for c:=1 to countStep do begin

                 WrittenFile(getCoordResult(q1, q2, q3, q4, q5));

                 q5 := q5 + step;

               end;

             end

             else

               WrittenFile(getCoordResult(q1, q2, q3, q4, 0));

             q4 := q4 + step;

           end;

         end

         else

           WrittenFile(getCoordResult(q1, q2, q3, 0, 0));

         q3 := q3 + step;

       end;

Продолжения приложения В

 end

     else

       WrittenFile(getCoordResult(q1, q2, 0, 0, 0));

     q2 := q2 + step;

   end;

 end

 else

   WrittenFile(getCoordResult(q1, 0, 0, 0, 0));

 q1 := q1 + step;

end;

q1 := 1;

q2 := 0;

q3 := 0;

q4 := 0;

q5 := 0;

if(Form1.StringGrid2.RowCount >= 3)then

 q2 := 1;

if(Form1.StringGrid2.RowCount >= 4)then

 q3 := 1;

if(Form1.StringGrid2.RowCount >= 5)then

 q4 := 1;

if(Form1.StringGrid2.RowCount >= 6)then

 q5 := 1;

WrittenFile(getCoordResult(q1, q2, q3, q4, q5));

1

17

14

15

13

16

2

6

3

9


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

69478. Отношения России и Запорожской Сечи после воссоединения Украины с Россией 31.5 KB
  Когда Юрий Хмельницкий перешёл на сторону поляков, Запорожье уже от себя выставило кандидатом в гетманы И. Брюховецкого и отдало ему гетманскую булаву на т. н. «чёрной раде» в Нежине (1668). Первые годы этого гетманства были вместе с тем и годами наибольшего влияния Запорожья на дела Малороссии...
69479. Б.Л. Пастернак (1890-1960) 51.5 KB
  Пастернак надеялся раскрыть тайну лермонтовской сущности; сам он полагал что ему это удалось сделать в романе Доктор Живаго. Эти мысли обретут особый смысл в творческой судьбе поэта зимой 19451946 годов когда он приступит к написанию романа Доктор Живаго.
69480. Педагогическое мастерство. Педагогическая деонтология 484.5 KB
  Нормативные документы регламентирующие содержание правового образования. Эти функции сохраняются во все времена меняется только их содержание: меняется жизнь и требования общества к человеку; меняются цели задачи обучения и воспитания; рождается новое содержание образования...
69482. Отопление и вентиляция жилого четырёхэтажного здания 1.16 MB
  Расчетные параметры наружного воздуха; Расчетные параметры внутреннего воздуха; Теплотехнический расчет ограждающих конструкций: Теплотехнический расчет стены; Теплотехнический расчет чердачного перекрытия; Теплотехнический расчет перекрытия над не отапливаемым подвалом Расчет окна...
69484. Розробка системи транспортного обслуговування металургійного комбінату з річним об’ємом випуску товстого листа 0,6 млн. т 1.56 MB
  До основних цехів металургійного заводу з повним металургійним циклом належать доменний, сталеплавильний, кілька прокатних, до допоміжних цехів належать ремонтні й енергетичні, а також цех залізничного транспорту і автотранспортний цех або управління.