Розробка алгоритму та його програмна реалізація для комп’ютеризованої системи оптимального розподілу квазістохастичного ресурсу

Створення алгоритму програмної моделі розкладу в учбовому закладі для ефективного вирішення завдань автоматичного складання розкладу, шляхом підбору найбільш оптимальних варіантів. Шляхи реалізації розробленого алгоритму в середовищі Mathemetica 5.0.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Міністерство освіти та науки України

Криворізький інститут

Кременчуцького університету економіки, інформаційних технологій та управління

Кафедра Технічної кібернетики

ДИПЛОМНА РОБОТА

зі спеціальності

7.091402 “Гнучкі комп'ютеризовані системи та робототехніка“

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

“Розробка алгоритму та його програмна реалізація для комп'ютеризованої системи оптимального розподілу квазістохастичного ресурсу”

Студент групи ГКС-03-д Сумченко Ірина Леонідівна

Керівник роботи доц., к.т.н. Євтушенко Олександр Іванович

Завідувач кафедри ТК доц., к.т.н. Старіков О.М.

Кривий Ріг

2008

Анотація

Метою даної дипломної роботи є розробка алгоритму оптимального розподілу квазістохастичного ресурсу. Використання алгоритму реалізується на прикладі автоматичного складання розкладу в учбових закладах. Застосування алгоритму дозволяє підвищити оперативність обробки інформації, покращити ефективність і точність роботи. Реалізація алгоритму здійснена в середовищі Mathemetica 5.0.

Аннотация

Целью данной дипломной работы является разработка алгоритма оптимального распределения квазистохастического ресурса. Программная реализация алгоритма производится на примере автоматического составления расписания в учебных учреждениях. Использование алгоритма позволяет повысить оперативность обработки информации, улучшить эффективность и точность работы. Алгоритм реализован в среде Mathemetica 5.0.

The summary

The purpose of the given degree work is development of algorithm of optimum distribution casual resource. Program realization of algorithm is made on an example of automatic drawing up of the schedule in educational establishments. Use of algorithm allows to raise efficiency of processing of the information, to improve efficiency and accuracy of work. The algorithm is realized in Mathemetica 5.0 environment.

ЗМІСТ

• Вступ
• 1 Постанова задачі
• 1.1 Найменування та галузь застосування
• 1.2 Підстава для створення
• 1.3 Характеристика розробленого програмного забезпечення
• 1.4 Мета й призначення
• 1.5 Загальні вимоги до розробки
• 1.6 Джерела розробки
• 2 Дослідження систем автоматичного розподілу ресурсу
• 2.1 Програма «Розклад ПРО»
• 2.2 Програми «Коледж» і «Коледж Плюс»
• 3 Огляд інструментів, що використовуються для реалізаціі алгоритму
• 3.1 Поняття випадкового ресурсу й випадкового попиту
• 3.1.1 Опис стохастичних величин у термінах математичної статистики
• 3.1.2. Групування даних в аспекті розвязуваної задачі
• 3.2 Основні методи оптимізації
• 3.2.1 Загальна характеристика оптимізаційних задач
• 3.2.2. Постановка задачі оптимізації
• 3.2.3 Види обмежень
• 3.2.4 Критерії оптимальності
• 3.2.5 Класифікація задач
• 3.2.6 Методи рішення задач оптимізації
• 4 Програмна реалізація та опис функціональних можливостей алгоритму
• 4.1 Алгоритм розподілу
• 4.2 Введеня даних. Способи вводу
• 4.2.1 Формування списку ресурсу
• 4.2.2 Формування списку попиту
• 4.3 Генерація функцій користувача
• 4.3.1 Розрахункові функції
• 4.3.2 Функції виводу інформації
• 5 Економічне обґрунтування доцільності розробки програмного продукту
• 5.1 Організаційно-економічна частина
• 5.2 Розрахунок витрат праці на розробку алгоритму
• 5.3 Розрахунок витрат на ручну обробку інформації
• 5.4 Економічний ефект від використання алгоритму
• 6 Охорона праці
• 6.1 Аналіз небезпечних та шкідливих факторів на робочому місці оператора ПК
• 6.2 Заходи щодо нормалізації шкідливих та небезпечних факторів на робочому місці оператора ПК
• 6.2.1 Захист від електромагнітних випромінювань та уражень електричним струмом
• 6.2.2 Захист від шуму та вібрації
• 6.2.3 Заходи щодо забезпечення чистого повітряного середовища
• 6.2.4 Захист від рентгенівського випромінювання
• 6.2.5 Забезпечення раціонального освітлення
• 6.3 Пожежна безпека
• Заключення
• Список літератури

Додаток А - Вихідний текст алгоритму

Додаток Б - Перелік змінних та функцій

Додаток В - Бази даних ресурсу й попиту

ВСТУП

Робота присвячена створенню програмної моделі алгоритму оптимального розподілу квазістохастичного ресурсу. До розгляду даної теми приводять різні потреби, починаючи від систем керування вогнем, закінчуючи системами розподілу транспорту по випадкових замовленнях.

Одне з можливих застосувань даної розробки є проблема складання розкладу у вузах. Розклад занять регламентує трудовий ритм, впливає на творчу віддачу викладачів, тому його можна розглядати як фактор оптимізації використання обмежених трудових ресурсів - викладацької сполуки. Технологію же розробки розкладу варто сприймати не тільки як трудомісткий технічний прогрес або об'єкт автоматизації з використанням ЕОМ, але і як акцію оптимального керування. Таким чином, це - проблема розробки оптимальних розкладів занять у вузах з очевидним економічним ефектом. Рішення даної проблеми на сьогоднішній день містить у собі ряд труднощів. По-перше, процес складання розкладу ускладнюється великою кількістю критерій та обмежень, тому що учасники навчального процесу різноманітні. По-друге, процес складання розкладу може мати величезну кількість варіантів рішення, при цьому необхідно вибрати найбільш оптимальний. Вручну перебрати всі припустимі варіанти й вибрати з них найліпший практично не можливо.

Крім того, існують ще й специфічні для кожного вузу вимоги до функціональних можливостей програмного продукту. Створити уніфіковане програмне забезпечення не надається можливим, з погляду економічної доцільності; а вартість створення спеціалізованого програмного продукту в сторонніх розроблювачів невиправдано велика.

Метою роботи є підвищення ефективності використання випадкового ресурсу, шляхом автоматизації й оптимізації процесу розподілу елементів попиту. Проблема розглянута на прикладі складання розкладу в навчальних установах.

Основу алгоритму оптимального розподілу становить кластеризація даних. Кластер являє собою множину елементів, обраних із загального списку за заданними параметрами. Виявлення кластерів та їх подальше використання дозволяє спростити процес обробки даних і оптимізувати процес розподілу елементів.

Реалізація алгоритму проводиться в середовищі СКМ Mathemetica. Пакет Mathemetica має величезну обчислювальну потужність і дозволяє реалізовувати найскладніші алгоритми.

У результаті виконання роботи були сформовані текстові файли, що містять вихідні дані по ресурсу й попиту, зроблене моделювання елементів попиту й елементів випадкового ресурсу, моделювання розподілу, розроблена демоверсія реалізації алгоритму. Використання алгоритму оптимального розподілу в процесі складання розкладу дозволить підвищити оперативність обробки інформації, поліпшити ефективність і точність роботи.

1. ПОСТАНОВА ЗАДАЧІ

1.1 Найменування та галузь застосування

Найменування розробки: Алгоритм оптимізації розподілу квазістохастичного ресурсу. Алгоритм системи може бути використаний для автоматизації процесу складання розкладу в учбових закладах.

1.2 Підстава для створення

Підставою для розробки є наказ № 65Са-01 від 29 жовтня 2007 р. по Криворізькому інституту КУЕІТУ.

Початок робіт: 30.10.07. Закінчення робіт: 01.06.08.

1.3 Характеристика розробленого програмного забезпечення

Алгоритм автоматизації був реалізований в середовищі Mathematica 5.0.

До складу системи входять:

· 1_spisok.nb - файл,що містить перелік всіх функцій, використаних для реалізації алгоритму;

· 2_realiz.nb - файл, що містить функцію оптимального розподілу елементів ресурсу.

1.4 Мета й призначення

Метою даного проекту є створення алгоритму програмної моделі розкладу у вузі, що дозволила б ефективно вирішувати завдання автоматичного складання роз...