Направление Индустрия 4.0 определяет одну из наиболее перспективных областей исследования и оптимизации в задачах промышленности и производства. Основные проблемы в этом направлении связаны с необходимостью анализа и обработки колоссального объема данных различной природы и происхождения. В частности, данные, поступающие от различных датчиков промышленной автоматики, или поступающие в хранилище посредством управляющего воздействия пользователей, оказываются разрозненными между собой как с точки зрения структуры, так и с точки зрения их назначения по существу. При этом часто такие разрозненные между собой данные в совокупности могут нести в себе значимую информацию для анализа и трансформации технологии производства. Однако провести комплексный анализ в условиях серьезного рассогласования по типу и структуре оказывается весьма трудоемкой задачей, а зачастую даже практически неразрешимой. В этой связи принципиальную актуальность приобретают задачи разработки и развития специализированной техники сбора, хранения и обработки большого объема данных различной структуры. Именно этой цели посвящена настоящая работа, в которой предлагается новый метод организации производственных данных на основе понятия объектных отношений как универсальной структуры для моделирования производства. В основе предлагаемого метода лежит понятие «объекта», представляющего собой любую сущность производственной цепочки (завод, цех, агрегат, производственная операция, единица продукции, и т.д.) Ключевым отличием метода объектных отношений от агентного моделирования является то обстоятельство, что объектам не навязаны никакие поведенческие сценарии. Тем самым структура «объект» оказывается полномочной вступать в любые отношения с другими «объектами» в рамках рассматриваемой модели, что в свою очередь позволяет аккумулировать различного рода данные в единую иерархию и гарантирует достоверность анализа любого уровня. Разработанный метод объектных отношений был применен на нескольких полномасштабных производственных площадках, подтвердив тем самым свою устойчивость и работоспособность. В статье приводится анализ ключевых показателей результативности применения метода объектных отношений в задаче формирования технологического паспорта изделия на сталелитейном производстве, а также обсуждаются пути дальнейшего развития.

В статье представлен алгоритм решения прикладной задачи о назначении и перемещении локомотивов, основанный на решении теоретико-графовой задачи о покрытии вершин ориентированного графа множеством ориентированных путей. Приведён подробный пример для алгоритма покрытия вершин ориентированного графа множеством максимальных путей.

Работа направлена на прояснение некоторых особенностей программной реализации алгоритма декомпозиции путей ориентированного графа. Разобраны алгоритмы для формирования таблицы M для декомпозиции множества путей, сортировки таблицы M по полю NΣ и расчета балансов. На основе данных алгоритмов и исходного алгоритма декомпозиции путей ориентированного графа разработан комплекс программ на языке программирования Python. Проведены расчеты для случайного графа размерности 100 вершин и приводится время работы предложенного алгоритма. Полученные результаты могут быть использованы при решении задачи организации грузовых железнодорожных перевозок на этапе назначения и перемещения локомотивов. Научная и практическая новизна работы заключается в существенном снижении размерности исходной задачи, что особенно важно в условиях транспортных сетей сложной топологии.

Исследуется задача назначения “технологического окна” — времени, в течение которого на некоторых участках железнодорожной сети прекращается движение поездов для производства ремонтно-строительных работ. Железнодорожная сеть представляется в виде неориентированного мультиграфа. Движение по мультиграфу осуществляется при помощи множества бесконфликтных “подниток”, каждый элемент которого представляет пятерку из индекса вершины начала движения, индекса вершины конца движения, номера пути, по которому осуществляется движение, времени начала движения и времени конца движения. Встатье строится математическая модель осуществления перевозок по железнодорожной сети с учетом времени готовности состава к отправлению и ограничению на время движения состава в пункт назначения. Производится оптимизация времени назначения “технологического окна” и расписания движения составов по мультиграфу на основе решения задач смешанного целочисленного линейного программирования путем минимизации суммарного времени нахождения поездов на железнодорожной сети. Практическая реализация предлагаемого метода решения выполнена с использованием математического пакета ILOG CPLEX. Приводятся результаты численного эксперимента.