ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА ВОЗМОЖНЫХ ВАРИАНТОВ ПЛАНОВ-ГРАФИКОВ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ СРЕДСТВ СВЯЗИ И АВТОМАТИЗАЦИИ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА ВОЗМОЖНЫХ ВАРИАНТОВ ПЛАНОВ-ГРАФИКОВ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ СРЕДСТВ СВЯЗИ И АВТОМАТИЗАЦИИ
Аннотация
Рассматриваются вопросы планирования технического обслуживания средств связи и автоматизации в подразделениях органов внутренних дел Российской Федерации. Исследуются особенности проведения технического обслуживания, а также задачи, выполняемые в рамках ТО. Определяется вычислительная сложность и размерность задачи построения плана-графика для одного и нескольких ССиА, с учетом допустимых стратегий проведения технического обслуживания по кварталам. Приводятся результаты вычислительного эксперимента по построению оптимального плана-графика технического обслуживания, в том числе оценивается временная затрата при осуществлении полного перебора вариантов для различного числа средств связи и автоматизации.
1. Введение
Перед МВД России стоит множество различных задач, для решения которых требуется использование средств связи и автоматизации (ССиА), за их корректную работу отвечает своевременно организованное и проводимое техническое обслуживание (ТО).
Целью ТО несомненно является поддержание ССиА в рабочем состоянии в его эксплуатационном жизненном цикле, а также снижения вероятности отказов , . В ОВД в соответствии с составляются планы-графики проведения технического обслуживания с указанием месяца его проведения для каждого экземпляра в отдельности. При этом выделяют три вида ТО: ежеквартальное ТО № 1, полугодовое ТО № 2 и годовое ТО № 3.
В ходе проведения работ в рамках ТО № 1 выполняются следующие задачи: определение исправности ССиА в заданном режиме работы; осмотр и чистка основных узлов и элементов; проверка состояния заземления, кабельных соединений и др. на отсутствие замыканий и повреждений. Основные задачи ТО № 2: осмотр и чистка основных блоков, узлов, разъемов, органов управления, систем охлаждения; программно-аппаратная проверка технических характеристик ССиА и их основных блоков; программирование, настройка, регулировка ССиА в соответствии с нормативно-технической или эксплуатационной документации; контроль состояния аккумуляторных источников питания (при наличии). Годовое ТО подразумевает выполнение следующих задач: проверка конфигурации и обновление программного обеспечения, при необходимости получение и обновление лицензий от производителя средств связи и автоматизации; ремонт и дооборудование мест установки и обслуживания ССиА.
Для обслуживания одного технического средства возможно проведение 2 ежеквартальных, 1 полугодового и годового ТО, т.к. каждый последующий вид включает в себя предшествующий. Основная проблема при заполнении плана-графика заключается в том, что равномерно распределить техническое обслуживание по месяцам не всегда возможно, кроме того, количество различных вариантов планов-графиков можно оценить, как количество размещений .
2. Постановка задачи
Рассмотрим вопрос определения размерности задачи построения плана-графика для одного и n ССиА.
Исходя из того факта, что каждое последующее ТО включает в себя предыдущее, можно сделать вывод о том, что невозможно в одном полугодии проводить два ежеквартальных ТО, т.к. не выполнится план о проведении ТО № 2, также нет смысла проводить годовое и полугодовое ТО друг за другом в первом или втором полугодии, таким образом не все комбинации стратегий проведения технического обслуживания допустимы , стратегии удовлетворяющие всем требованиям представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Допустимые стратегии размещения видов ТО по кварталам
№ стратегии | I квартал | II квартал | III квартал | IV квартал |
1 | ТО № 1 | ТО № 2 | ТО № 1 | ТО № 3 |
2 | ТО № 1 | ТО № 2 | ТО № 3 | ТО № 1 |
3 | ТО № 1 | ТО № 3 | ТО № 1 | ТО № 2 |
4 | ТО № 1 | ТО № 3 | ТО № 2 | ТО № 1 |
5 | ТО № 2 | ТО № 1 | ТО № 1 | ТО № 3 |
6 | ТО № 2 | ТО № 1 | ТО № 3 | ТО № 1 |
7 | ТО № 3 | ТО № 1 | ТО № 1 | ТО № 2 |
8 | ТО № 3 | ТО № 1 | ТО № 2 | ТО № 1 |
Число вариантов технического обслуживания для одного ССиА для одной стратегии:
где 3 – количество вариантов размещений ТО по месяцам в каждом квартале, а 4 – число кварталов.
Для 8 допустимых стратегий, рассмотренных в таблице 1, число вариантов проведения технического обслуживания для одного ССиА составит:
Таким образом, для n ССиА количество вариантов различных планов-графиков будет определяться следующим выражением:
В подразделениях ОВД явно используется n>1 ССиА, тогда число вариантов проведения обслуживания в год допустим для 7 будет: 6487 = 47 976 111 050 506 371 072, что не поддается расчетам вручную и, несомненно, вызывает трудности в равномерном распределении ТО по месяцам, алгоритм полного перебора представленный в не позволит найти оптимальное решение за короткий промежуток времени.
Перебор всех этих вариантов в конечном итоге должен позволить выбрать тот вариант, для которого виды ТО равномерно распределены в году. Для оценки равномерного распределения технического обслуживания по месяцам могут быть использованы различные показатели: H – среднее гармоническое; G – среднее геометрическое; A – среднее арифметическое; S – среднее квадратическое. Согласно неравенству о средних , среднее гармоническое чисел не превосходит среднее геометрическое, среднее арифметическое и среднее квадратическое, причём все средние равны только в случае равенства всех чисел x1=⋯=xn, т.е.: H≤G≤A≤S.
3. Вычислительный эксперимент
Проведем вычислительный эксперимент для n=2, n=3 и n=4, с различной продолжительностью проведения ТО в минутах для каждого ССиА в соответствующей программе для ЭВМ в среде Delphi 12 Community Edition .
Таблица 2 - Исходные данные для различного числа экземпляров ССиА
№ п.п. | Наименование ССиА | Продолжительность, мин | ||
ТО № 1 | ТО № 2 | ТО №3 | ||
n = 2 | ||||
1 | Прибор 1 | 10 | 26 | 49 |
2 | Прибор 2 | 5 | 18 | 33 |
n = 3 | ||||
1 | Прибор 1 | 10 | 26 | 49 |
2 | Прибор 2 | 5 | 18 | 33 |
3 | Прибор 3 | 7 | 20 | 44 |
n = 4 | ||||
1 | Прибор 1 | 10 | 26 | 49 |
2 | Прибор 2 | 5 | 18 | 33 |
3 | Прибор 3 | 7 | 20 | 44 |
4 | Прибор 4 | 12 | 37 | 52 |
Для исходных данных, представленных в сводной таблице 2, программой был составлен оптимальный план-график ТО (см. табл. 3, 4, 5).
Таблица 3 - Оптимальный план-график для n = 2
№ п.п. | Наименование ССиА | Периодичность технического обслуживания (ТО № 1, ТО № 2, ТО № 3) продолжительность, мин | |||||||||||
I квартал | II квартал | III квартал | IV квартал | ||||||||||
январь | февраль | март | апрель | май | июнь | июль | август | сентябрь | октябрь | ноябрь | декабрь | ||
1 | Прибор 1 | 10 | 0 | 0 | 26 | 0 | 0 | 10 | 0 | 0 | 49 | 0 | 0 |
2 | Прибор 2 | 0 | 5 | 0 | 0 | 18 | 0 | 0 | 5 | 0 | 0 | 33 | 0 |
Суммарная продолжительность | 10 | 5 | 0 | 26 | 18 | 0 | 10 | 5 | 0 | 49 | 33 | 0 |
Примечание: Тср = 13 мин, Тсумм =156 мин, σ = 15 мин 2 сек, продолжительность расчета = 0:00:00, число рассмотренных вариантов = 419904
Таблица 4 - Оптимальный план-график для n = 3
№ п.п. | Наименование ССиА | Периодичность технического обслуживания (ТО № 1, ТО № 2, ТО № 3) продолжительность, мин | |||||||||||
I квартал | II квартал | III квартал | IV квартал | ||||||||||
январь | февраль | март | апрель | май | июнь | июль | август | сентябрь | октябрь | ноябрь | декабрь | ||
1 | Прибор 1 | 10 | 0 | 0 | 26 | 0 | 0 | 10 | 0 | 0 | 49 | 0 | 0 |
2 | Прибор 2 | 0 | 5 | 0 | 0 | 18 | 0 | 0 | 5 | 0 | 0 | 33 | 0 |
3 | Прибор 3 | 0 | 0 | 7 | 0 | 0 | 20 | 0 | 0 | 7 | 0 | 0 | 44 |
Суммарная продолжительность | 10 | 5 | 7 | 26 | 18 | 20 | 10 | 5 | 7 | 49 | 33 | 44 |
Примечание: Тср = 20 мин 30 сек, Тсумм =234 мин, σ = 15 мин 45 сек, продолжительность расчета = 0:02:44, число рассмотренных вариантов = 272097792
Таблица 5 - Оптимальный план-график для n = 4
№ п.п. | Наименование ССиА | Периодичность технического обслуживания (ТО № 1, ТО № 2, ТО № 3) продолжительность, мин | |||||||||||
I квартал | II квартал | III квартал | IV квартал | ||||||||||
январь | февраль | март | апрель | май | июнь | июль | август | сентябрь | октябрь | ноябрь | декабрь | ||
1 | Прибор 1 | 10 | 0 | 0 | 26 | 0 | 0 | 10 | 0 | 0 | 49 | 0 | 0 |
2 | Прибор 2 | 0 | 18 | 0 | 0 | 5 | 0 | 0 | 33 | 0 | 0 | 5 | 0 |
3 | Прибор 3 | 7 | 0 | 0 | 0 | 0 | 44 | 7 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 |
4 | Прибор 4 | 0 | 0 | 52 | 0 | 12 | 0 | 0 | 0 | 37 | 0 | 12 | 0 |
Суммарная продолжительность | 17 | 18 | 52 | 26 | 17 | 44 | 17 | 33 | 37 | 49 | 17 | 20 |
Примечание: Тср = 29 мин 55 сек, Тсумм =391 мин, σ = 15 мин 55 сек, продолжительность расчета = 52:06:08, число рассмотренных вариантов = 176319369216
Для расчета использовалась ПЭВМ с процессором Intel Core i5-8300H CPU 2.30GHz, оперативная память 8 ГБ, ОС Windows 10 Корпоративная. В ходе эксперимента мы убедились в том, что построение плана-графика – достаточно трудоемкий процесс, требующий нахождения оптимального решения необходимого для своевременного выполнения задач, стоящих перед МВД России.
4. Заключение
Таким образом построение оптимального плана-графика даже для незначительного числа ССиА является трудоемкой задачей, которую не решить методом полного перебора. Требуются дополнительные исследования по разработке эффективных вычислительных методов и алгоритмов построения оптимального плана-графика технического обслуживания ССиА с применением современных компьютерных технологий.