Проведем структуризацию элементов знания об автоматизированном управлении предприятием (организаций) по направлению стадии развития систем.

В ходе своего создания гипотетическая система проходит стадии развития: анализ – синтез - проектное описание (проект) - внедрение.

Применительно к созданию автоматизированных систем управления предприятием (организацией) следует отметить, что оно также проходит стадии анализа, синтеза, проектного описания, внедрения. При этом на первой стадии разрабатывается аналитическая матрица А_αβγδ (ε=1). Направление стадии развития обозначим через (ε). Матрица А_αβγδ1 представляется на листах бумаги в виде 2-матриц.

Прежде чем продолжим рассмотрение дальше, дадим некоторое опре­деление, связанные с понятием информационной модели АСУ (АСУП). Инфор­мационной моделью авторы работы [2] называют параметрическое пред­ставление процесса циркуляции информации, подлежащей автоматизирован­ной обработке в системе управления. Эта модель является основой всех последующих работ по созданию специального математического обеспече­ния (СМО) для данной системы управления, а также его инструктивно-­методического (или организационно-правового) обеспечения.

Основными элементами модели являются: блок переработки информа­ции, информационный массив, точка диалога, параметрическая связь.

БЛОКИ ПЕРЕРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ на уровне информационной модели представляются "черными ящиками", снабженными указаниями цели их функционирования и способами их достижения.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ МАССИВЫ представляются связными совокупностями параметров, одновременно перемещаемыми или хранимыми при функциони­ровании информационной модели.

ТОЧКИ ДИАЛОГА являются узлами (вершинами) информационной модели, в которых осуществляются взаимодействия между человеком (ЛПР) и средствами автоматизации при их использовании в процессах управления.

ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ СВЯЗИ указывают направления переноса информации между отдельными элементами информационной модели.

Между элементами модели существуют только информационные взаимо­действия. Структура информационной модели описывается графом, верши­нами которого являются блоки переработки информации, точки диалога и информационные массивы. Дугами графа являются параметрические связи.

На наш взгляд целесообразно расширить понятие блока переработки информации, включая в него понятия точки диалога. Конкретизируем по­нятие блока переработки информации как блока переработки информации на ЭВМ (ПЭВМ) и блока переработки информации персоналом (ЛПР). Блоки переработки информации персоналом и являются точками диалога ЛПР.

В

10

озвращаемся к описанию стадии анализа процесса создания АСУП. На основе аналитической матрицы А_αβγδ1 можно разработать проект ин­формационной модели АСУП, однако блоки по переработке информации в ней снабжены только указаниями цели их функционирования. Созданием аналитической координатной матрицы АСУП завершается стадия анализа желаемой системы (подсистемы АСУП, комплекса задач АСУП).

Каждая цель функционирования блока по переработке информации мо­жет быть достигнута различными способами. Комбинирование различных способов позволяет определить набор альтернативных желаемых систем управления (подсистем АСУП и т.д.). Критерии выбора системы форми­руются на основе цели, достижение которой должна обеспечить система, и принуждающих связей, ограничивающих деятельность разработчика АСУ.

После выбора способов достижения целей блоков по переработке ин­формации начинается синтез системы управления. Отправным моментом стадии является составление синтезирующей матрицы А_αβγδ2. На этой стадии в информационной модели АСУ блоки по переработки информации снабжены способами достижения целей функционирования. Далее осущест­вляется детализация блоков переработки информации. Под детализацией понимается алгоритмическое представление функций этих блоков. При детализации блоков переработки информации персоналом выделяются опе­рации, при помощи которых достигаются цели функционирования блоков.

Функция управления «организация» (по работе [5]) заключается в создании задуманной структуры ролей посредством определения видов деятельности, группи­рования этих видов деятельности, закрепления получившихся групп за определенными управляющими, делегирование полномочий для выполнения соответствующих видов деятельности, а также обеспечения координации полномочий и информационных связей по горизонтали и вертикали в ор­ганизационной структуре. Таким образом, на основе процедур выполне­ния (операций), определенных в желаемой системе видов деятельности, формируется организационная структура системы.

Описание информационного обеспечения, программных модулей и организационной структуры системы представляют проектное описание системы. Синтез системы завершается созданием математических моделей блоков переработки информации на ЭВМ и операций блоков переработки информации персоналом информационной модели АСУ, отражением их в синтезирующей матрице А_αβγδ2 .

Стадия проектирования включает этапы кодирования, препарации исходных текстов программ и их компоновку, отладку программных средств. На этих этапах основной упор делается на проведение качес­твенных испытаний. Здесь осуществляются тестирование разработанных программных модулей, системные проверки специального математичес­кого обеспечения и проекта в целом, контролируется выполнение орга­низационно-технических мероприятий по подготовке объекта к внедрению.

В

11

недрение программных средств (АСУП в целом) включает в себя тира­жирование программных средств, проведение опытно-промышленной эксплу­атации и авторского надзора. К моменту внедрения должна быть подготов­лена эксплуатационная и технологическая документации. Документация должна обязательно включать информационную модель системы. В информа­ционной модели отражается факт закрепления блоков переработки информа­ции персоналом за определенными подразделениями организации-заказчика, указываются имена разделов библиотек загрузочных модулей, имена набо­ров данных (файлов). Информационная модель на этом стадии может быть получена на основе матрицы А_αβγδ3 - проектной матрицы, если она будет дополнена параметрическими связями и указателями подразделений заказчика.

На этапах опытной и промышленной эксплуатации осуществляется подготовка информационных массивов реальной информацией, возникающей в ходе управления конкретной организацией (организации-заказчика), то есть осуществляется заполнение базы данных системы управления. Программные модули специального математического обеспечения оформля­ются в библиотеки загрузочных (или абсолютных) модулей, организуются библиотеки процедур.

Подразделения и посты в информационной модели заполняются на стадии внедрения соответствующим персоналом. В дальнейшем (при эк­сплуатации) необходимо добиваться, чтобы эти посты были заполнены всегда. Эту функцию управления называют работа с кадрами.

Матрица А_αβγδ4 характеризуется заполненностью реальной инфор­мацией баз данных, загрузочными модулями, конкретными личностями, работающими в организации, для которой создавалась АСУ.

На стадии эксплуатации (или использования программных средств) осуществляется сопровождение программного (математического) обес­печения, информационного и организационно-правового обеспечения.

На рис. 12, 13 и 14 приведены координатные матрицы "стадии развития - ­цели", "стадии развития-функции" и "стадии развития - структура" соответ­ственно.

В системе управления целевыми программами (равно как и любым производственным предприятием) можно выделить структурные, функциональные и целевые подсистемы следующим образом:

Применительно к выделенным целям артефакта в 3-матрице А_αβγ выделяются матрицы А_1βγ, А_2βγ , А_3βγ и А_4βγ соответствующих целевых подсистем.

Дальнейшие соображения имеют целью структурировать, т. е. содержательно определить все ее элементы.

Спроецируем 3-матрицу А_αβγ в двумерные пространства, об­разованные направлениями α—β, α—γ и β—γ. Проекции примут вид матриц. Приводится их сокращенная запись:

12

Мы назвали эти матрицы координатными. Идентификация ячеек этих матриц и даёт нам определения столбцов и строк мат­риц всех подсистем. Поскольку определения подсистем нам из­вестны, идентификация ячеек координатных матриц будет подоб­на решению кроссвордов и, как показал опыт, не требует чрез­мерных логических усилий. Координатная матрица в плоскости β—γ изображена на рис. 3 (она отличается от матрицы рис.8 введенными нами обозначениями сокращенной записи матриц).

Последний шаг структуризации А_αβγ - идентификация элементов столбцов и строк, также выполняемая методом решения кроссвордов в матрицах подсистем. Содержательные перечни эле­ментов в направлениях этих матриц, определяющие в них строки и столбцы, берутся из координатных матриц. Каждый элемент строки (столбца) определяется в матрицах А_βγ, А_αγ и А_αβ; тройной контроль гарантирует высокое качество идентификации.

Теперь надо выбрать способ проецирования структурированных сведений на временную ось и, таким образом, наметить порядок их дальнейшего изложения. Проф. Ю.А.Авдеев для этого в работе [1] исходил из того, что функции и структура артефакта являются производными по отношению к его целям. В совокупности сведений о системах управления целевыми программами (и производственными предприятиями) он выделяет разделы, описывающие целевые подсистемы.

Cистема управления А (α)βγ	А (α)1γ ПЛАНИРОВА-НИЕ	А (α)2γ ОРГАНИЗАЦИЯ	А (α)3γ КАДРОВАЯ	А (α)4γ РАСПОРЯДИ-ТЕЛЬСТВО	А (α)5γ КОНТРОЛЬ
А (α)β1 ОБЪЕКТ УПРАВЛЕНИЯ	А (α)11 Процесс достижения целей	А (α)21 Процессы формирования структуры	А (α)31 Работа с персоналом	А (α)41 Процессы непредвиденных возмущений	А (α)51 Измерение и ре­гистрация параметров состояния ОУ
А (α)β2 АППАРАТ УПРАВЛЕНИЯ	А (α)12 Плановые решения	А (α)22 Формирование нормативно-техни­ческой документации	А (α)32 Формирование НТД и инструктивно-методическое обеспечение	А (α)42 Компенсация возмущений	А (α)52 Отображение текущего состояния объекта управления
А (α)β3 ЛИЦО ПРИНИМАЮ-ЩЕЕ РЕШЕНИЕ	А (α)13 Цели, приоритеты критерии и ограничения	А (α)23 Выбор направления развития производственного процесса	А (α)33 Кадровая политика (стратегия и тактика)	А (α)43 Текущее распоряди-тельство	А (α)53 Оценка текущего состояния

Рис.3. Координатная матрица β—γ

Г

13

. Кунц и С. О’Доннел в своем труде по вопросам управления производством [5] излагают материал применительно к перечню функций управления. В разнообразии подходов мы усматриваем залог дальнейшего развития объекта нашего исследования. Структурированная матрица А_1βγ целевой подсистемы выпуска продукции (целевой подсистемы управления производством) изображена на рис. 10. Структурированная матрица А_2βγ целевой подсистемы создания стоимости (целевой подсистемы экономического управления) изображена на рис. 11. В нашем случае под продукцией понимаются результаты выполнения целевых программ.

Мы располагаем теперь необходимыми данными, позволяющими вести дальнейшее изложение в рамках исходного ограничения, а именно - вопросов оперативного планирования в целевых программах. Отбор сведений к дальнейшему изложению предпримем, сообразуясь с классическим определением: «Оперативно-производственное планирование состоит из двух неразрывно связанных между собой частей - календарного планирования и диспетчирования» ([3]). Объектом нашего анализа, а также нормативного и проектного описания, опыта применения будут, таким образом, элементы знания, структурированные в 1-матрицах функциональных подсистем планирования (А_11γ), распорядительства (А_14γ) и контроля (А_15γ) .

Рис. 4. Схема включения ЭВМ в замкнутый контур регулирования

На наш взгляд становится целесообразным ввести ещё одно направление рассмотрения артефакта: потенциал возможностей системы (). Потенциальные возможности системы, во-первых, зависит от способа включения компьютера в замкнутый контур регулирования (см. рис.4):

• способ А обеспечи­вает выработку оптимальных плановых решений;

• способ Б позволяет применить компьютер для расчета плановых показателей использования ресурсов (производных показателей) по предварительно принятым решениям и реализуется через выполнение функций:

  • вычислительную – своевременно и качественно выполнять обработку информации во всех аспектах, интересующих систему управления;

  • прогнозную – определяет основные тенденции, закономерности и показатели развития системы управления.

• в

  14

  способе В компьютер используется для сбора и обработки больших массивов отчетной информации в целях получения доку­ментов, удобных для обозрения, оценки и последующего принятия решений. Здесь реализуются функции системы:

  • следящая – отслеживает и формирует всю необходимую для управления внешнюю и внутреннюю информацию;

  • запоминающая – обеспечивает безостановочное накопление, систематизацию, хранение и обновление всей необходимой информации;

  • коммуникационная – обеспечивает передачу необходимой информации в заданные пункты;

  • информационная – реализует быстрый доступ, поиск и выдачу необходимой информации;

  • регулирующая – осуществляет информационно-управляющие воздействия на объект управления и его звенья при отклонении их параметров функционирования от заданных значений;

  • аналитическая – определяет основные показатели технико-экономического уровня производства и хозяйственной деятельности;

  • документирующая – обеспечивает формирование всех учетно-отчетных, планово-распорядительских, конструкторско-технологических и других форм документов.

Потенциальными возможностями при включении компьютера способами В и Б характеризуются информационные системы управления [12, с.31].

Во-вторых, потенциальные возможности систем зависят от способности систем управления создавать и использовать базы знаний экспертов, усиливающих умственные способности человека-пользователя.

Потенциал возможностей системы, на наш взгляд, может иметь следующие значения: 1 – информационные системы (например, системы управления базами данных, система MS Project для управления проектами); 2 – оптимизационные системы (например, система СПУ АККОРД, средство поиска решений из MS Excel); 3 – экспертные системы (например, средства создания систем поддержки принятия решений, оболочки экспертных систем, системы программирования, автоматизированные обучающие и контролирующие системы); 4 – системы искусственного интеллекта (например, интегрированные гибридные инструментальные среды, языки представления знаний, интеллектуальные автоматизированные обучающие системы).

Следует отметить, что авторы под руководством проф. Авдеева Ю.А. в 1990 году разработали систему АККОРД для персональной ЭВМ на языке программирования Турбо Паскаль, что позволило считать систему АККОРД рабочим местом руководителя проекта (программы). Система содержала автоматизированную обучающую и контролирующую подсистемы.

И

15

меющийся у авторов опыт разработки прикладных экспертных систем в различных предметных областях знания позволяет предпринять формирование понятийного аппарата внешнего дополнения [8, 9, 10]. В работе [8] раскрываются теория, методология и практика создания прикладных экспертных систем (ЭС) на основе разработанной автором Excel-оболочки экспертной системы.

Материал статьи [10] раскрывает содержание координатной матрицы А2112: экспертная система (=3) перспективного (=1, стратегия) планирования (=1) строительства большепролетных висячих покрытий (=2, стоимостной аспект). В седьмой главе будут приведены примеры прикладных экспертных систем оперативного планирования (где направление  (политика) имеет значение 2 (тактика)).

Формирование понятийного ап­парата экспертных систем А()()()2	А()()1()2 ОБЪЕКТ УПРАВЛЕНИЯ	А()()2()2 Управляющий орган А()()3()2
		АППАРАТ УПРАВЛЕНИЯ	ЛПР
А()()()12 АНАЛИЗ (теория)	А()()1()12 Модели знаний, концептуальная модель предметной области знания	А()()2()12 Задачи оболочки экспертной системы и прикладной ЭС	А()()3()12 Формирование целей прикладной ЭС, выбор экспертов, категорий пользоват.
А()()()22 СИНТЕЗ (методология)	А()()1()22 Базы фактов и правил, описание агрегатов данных на языке оболочки ЭС	А()()2()22 Алгоритмы механизма вывода знаний оболочки ЭС	А()()3()22 Выбор модели знаний, оболочки ЭС, методов получения знаний у экспертов
А()()()32 ПРОЕКТ (реализация)	А()()1()32 Внесение в БЗ «факту-альных» знаний, информационное обе-спечение оболочки ЭС	А()()2()32 Программное обеспечение оболочки ЭС, процедурное знание прикладной ЭС	А()()3()32 Инструктивно - методическое обеспе­чение прикладной ЭС
А()()()42 ВНЕДРЕНИЕ (эксплуатация)	А()()1()42 Отладка базы знаний прикладной ЭС экспертами	А()()2()42 Отладка прикладной ЭС инженерами - когнитолагами	А()()3()42 Формирование мето-понятий, согласование с внешними системами

Рис.5.Формирование понятийного ап­парата ЭС на основе их оболочек

Ко всем проблемам разработки программных средств нами применяется методологический подход к решению проблем, изложенный в книге [7] с некоторыми дополнениями к нему, приведенными ниже.

Согласно С.Оптнеру проблему можно определить как "ситуацию, в которой есть два состояния: одно называется существующим, а другое предполагаемым. Существующее состояние представляется существующей системой, предполагаемое состояние представляется гипотетической (желательной) или предлагаемой системой" [7,c.158]. Решение проблемы можно определить как деятельность, которая сохраняет или улучшает характеристики существующей системы. Средством для решения проблемы С.Оптнер определяет систему.

С

16

истемный подход к решению проблем различного характера прежде всего связан с выделением системы из внешней среды и определением совокупности последовательных, логических шагов рассмотрения проблемы.

И в Ваших последующих работах по прикладному программированию мы рекомендуем использовать следующий подход (последовательность логических шагов решения проблемы):

В процессе решения проблемы можно выделить следующие три стадии: определение проблемы, поиск решения проблемы, реализация решения проблемы. На каждой из стадий протекают соответственно процессы принятия решений.

На стадии определения проблемы осуществляются процедуры принятия решений по выбору цели. На стадии поиска решения проблемы осуществляются процедуры принятия решений по выбору способа достижения цели и выработке плана действия. На последней стадии реализации решения проблемы протекают процессы принятия решений по ликвидации отклонений от плана действия.

Собственно процесс принятия решений включает следующие этапы:

1. Выделение причин, вызывающих процесс принятия решений.

2. Нахождение возможных курсов действия (набора альтернатив).

3. Определение критерия или критериев эффективности.

4. Предвидение результата альтернативного образа действия и сопоставление его с целями системы (анализ решения).

5. Оценка решения.

6. Выбор одного или нескольких равноценных курсов действия из всех представленных.

7. Этап предварительного суждения, попытка достигнуть наилучшего сочетания целей и возможностей системы(согласование).

8. Составление решения. Здесь формируется выбранный вариант действия и оформляется план действия.

9. Этап окончательного суждения (утверждение).

10. Подготовка решения к вводу в действие.

Определение модельного описания процесса принятия решений (10 этапов) и решения проблемы (3 стадии) позволяет определить следующий подход к решению конкретных проблем:

Можно построить некоторую структуру понятий, признаков и их связей, определяющих процессы принятия решений независимо от уровня их протекания, а затем заполнить их конкретным содержанием. Предложенное выше модельное описание процессов решения проблем есть некоторая универсальная архитектура (структура) для любой деятельности. При этом заполнение такой архитектуры конкретным содержанием может быть различным.

З

17

акрепляя вышеизложенное, отметим что, основываясь на модельном описании процесса решения проблем можно создать "универсальную архитектуру", позволяющую решать конкретную проблему. Однако чтобы решить конкретную проблему, необходимо сделать так, чтобы составляющие "универсальной архитектуры" перестали быть только абстрактными сущностями, они должны наполняться конкретным материальным содержанием. Процесс создания универсальной архитектуры и наполнение ее реальным материальным содержанием есть процесс познания существующей и гипотетической системы.

Для всех программных средств можно выделить, как прикладных систем, следующие стадии развития при их разработке:

1. АНАЛИЗ (теоретический аспект изложения).

2. СИНТЕЗ (методологический аспект изложения).

3. ПРОЕКТ (аспект проектного описания).

Однако когда программные средства уже приобрели форму программных продуктов, то при обучении работе с ними следует придерживаться следующих разделов изложения:

1. ТЕОРИЯ ПРИКЛАДНОГО НАУЧНОГО ЗНАНИЯ (лекция).

• Краткое описание проблемной (производственной) ситуации (проблемы);

• Теоретический аспект изложения путей решения проблемы (проблемной или производственной ситуации).

2. ПРОЕКТНОЕ ОПИСАНИЕ ПРОГРАММНОГО СРЕДСТВА (лекция).

• Методы разрешения проблемной ситуации (задачи) и средства решения их в рассматриваемом программном продукте.

• Основные объекты и процессы, занимающие центральное место в системе управления процессом разрешения проблемной (производственной) ситуации (задачи).

• Схема подсистемы управления (структура программного средства), представленная в терминах системных объектов.

3. МЕТОДОЛОГИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ПРОГРАММНОГО СРЕДСТВА (практическое занятие).

• Этапы процесса решения проблемной ситуации (задачи) с указанием действий пользователя и команд, диалоговых окон в программном средстве (выделены на основе модельного процесса решения проблем):

1. сформируйте проблемную ситуацию по варианту задания к лабораторной работе:

• фиксируйте цель и принуждающие связи;

• установите условия;

• установите границы и подлежащие оценке альтернативы;

• установите критерий выбора альтернативы.

2. принимайтесь за проблемную ситуацию:

• определите процессы и объекты;

• соберите данные, описывающие ситуацию;

• сконструируйте метод работы с проблемной ситуацией и данными проблемы;

• сформируйте макет решения.

3. р

   18

   ешайте проблемную ситуацию:

• интерпретируйте результаты проверки по данным контрольного примера;

• проведите итерацию, начиная с того пункта, который необходим (отладка);

• доведите решение до опытного образца;

• проверьте решение по тестовым данным преподавателя;

• оцените результаты проверки;

• откорректируйте решение.