Раздел 5. Системный подход в задачах синтеза логистических систем

5.1. Системный подход как процесс принятия решений при проектировании систем логистики. Принципы синтеза систем.

Проектирование – это процесс составления описания, необходимого для создания объекта, который осуществляется преобразованием первичных требований в характеристики, оптимизацией характеристик объекта и алгоритма его функционирования, устранением некорректностей первичных требований и последовательной детализацией.

Проектирование логистических систем обладает рядом специфических особенностей:

• продуктом проектирования является модель системы, реально еще не существующей в процессе проектирования;

• процедуры проектирования логистической системы представляются как процедуры преобразования ее исходного описания;

• проектируемая система входит в упорядоченную иерархию систем и выступает, с одной стороны, как часть системы более высокого уровня, а с другой – как система для объектов более низкого уровня; в связи с этим процесс проектирования состоит из внешнего проектирования (объект – часть надсистемы) и внутреннего проектирования (объект – совокупность компонентов);

• проектирования носит, как правило, итерационный характер.

Внешнее проектирование предполагает:

• определение целей, ради достижения которых создается система;

• формулирование задач, которые система должна решать в процессе функционирования, чтобы обеспечить достижение поставленных целей;

• предъявление требований к характеристикам системы, выполнение которых необходимо для решения поставленных задач.

Задача внутреннего проектирования состоит в реализации комплекса подсистем, основные параметры которых обеспечат системе в целом требуемые свойства и характеристики.

Решение задач внешнего и внутреннего проектирования осуществляется методом синтеза логистической системы.

Синтез – это процесс порождения функций, структуры и параметров системы по заданным ее свойствам, необходимых и достаточных для получения требуемых результатов.

Основными принципами синтеза логистических систем являются:

• принцип декомпозиции;

• принцип иерархичности описаний системы;

• многоэтапность и итерационность проектирования;

• типизация и унификация проектных решений;

• использование лучшего опыта.

Декомпозиция процесса проектирования логистической системы может быть этапной, т.е. такой, когда одна и та же система проходит ряд этапов, на каждом из которых решаются те или иные проектные задачи. Внутри этапа также возможна декомпозиция, которая предполагает расчленение самой системы на ряд самостоятельно проектируемых подсистем (структурная декомпозиция), либо расчленение этапа по времени на проектные процедуры и функции (временная декомпозиция). Обычно декомпозиция по этапам связана с традиционно установившейся классификацией проектных работ, которая носит устойчивый характер.

Разделение описаний по степени детализации отображаемых свойств и характеристик системы лежит в основе блочно-иерархического подхода к проектированию и приводит к появлению иерархических уровней в представлении проектируемой системы. На верхнем уровне подлежащая проектированию логистическая система рассматривается как система, состоящая из ряда взаимосвязанных и взаимодействующих подсистем. На нижележащем уровне каждый компонент соседнего вышестоящего уровня представляется совокупностью взаимосвязанных компонентов. При этом степень подробности описания компонентов возрастает, проектируемая система рассматривается не в целом, а отдельными подсистемами и блоками. Такой подход позволяет на каждом уровне формулировать и решать задачи приемлемой сложности. Как правило, выделение компонентов происходит по функциональному признаку. Разделение продолжается вплоть до получения на некотором уровне элементов, описания которых дальнейшему делению не подлежат.

Многоэтапность и итеративность синтеза логистической системы обусловлены сложностью задачи. Прямой (непосредственный) синтез логистической системы затруднителен. Поскольку не существует общих методов непосредственного синтеза логистических систем, в большинстве случаев синтез осуществляется путем сравнения результатов многократных расчетов для различных вариантов построения системы и условий ее применения с использованием моделей различной степени детализации и широты. В итоге решение задачи синтеза системы сводится к изучению и обобщению данных, полученных при анализе множества вариантов структуры и значений параметров системы. Оценив результаты вариантных расчетов с помощью установленных показателей качества и критериев принятия решений, выбирают предпочтительный вариант структуры и параметров логистической системы.

В соответствии с последним положением синтезом логистической системы можно назвать исследование, имеющее результатом рекомендации, необходимые для принятия решений по выбору структуры и параметров системы. Такое определение сближает понятия синтеза и проектирования.

Типизация и унификация проектных решений целесообразна в тех классах объектов, в которых из сравнительно небольшого числа разновидностей элементов предстоит проектирование и создание ряда различных логистических систем. Именно эти разновидности элементов и подлежат унификации.

Использование лучшего опыта примыкает по смыслу к предшествующему принципу и предполагает применение известных и апробированных на практике логистических систем для решения ранее ставившихся задач. При этом для исключения шаблонного подхода и копирования требуется детальный учет особенностей текущего проекта на этапе внешнего проектирования.

Процесс проектирования реализуется в соответствии с определенным планом, который принято представлять в виде логической схемы построения проекта. Проектирование, как процесс, развивающийся во времени, расчленяется на этапы, проектные процедуры и операции.

Этап проектирования – часть процесса проектирования, включающая в себя формирование всех требуемых описаний системы, относящихся к одному или нескольким иерархическим уровням.

Составные части этапа проектирования называют проектными процедурами. Проектная процедура – часть этапа, заканчивающаяся получением проектного решения. Каждой проектной процедуре соответствует некоторая задача проектирования, решаемая в рамках данной процедуры. Примерами проектных процедур являются процедуры оптимизации, моделирования, прогнозирования, корректировки и т.д.

Более мелкие составные части процесса проектирования, входящие в состав проектных процедур, называются проектными операциями. Примерами операций могут быть отдельные вычислительные работы, обработка данных, оформление отчетов и т.д.

К этапам проектирования относятся:

• этап системного проектирования;

• этап функционального проектирования;

• этап структурного (структурно-параметрического) проектирования;

• этап технологического проектирования.

Этап системного проектирования является начальным этапом, соответствующим эскизной проработке будущей логистической системы. Система на этом этапе рассматривается как единое целое на абстрактном организационно-экономическом уровне во взаимосвязи с внешней средой и надсистемой. На этом этапе решаются задачи внешнего и частично внутреннего проектирования.

На этапе системного проектирования используются модели для расчета показателей качества и эффективности логистической системы. В результате выполнения этапа синтезируется обобщенная структура системы, а также формируются требования к ее подсистемам и условиям их функционирования.

Этап функционального проектирования предназначен для отработки функциональной схемы логистической системы. Сначала формулируются общесистемные логистические функции, а затем выполняется поиск решений по осуществлению этих функций. Для этого корректируются схемы построения системы и в процессе анализа альтернатив получаются их сравнительные оценки. Принятие решения с помощью полученных оценок означает выбор наилучшей схемы, в которой общесистемные функции реализуются качественно и со сравнительно небольшими затратами.

После выбора схемы формулируют внутрисистемные рабочие функции. Имея обобщенную структурную схему системы и вытекающий из нее состав рабочих функций, определяют набор вспомогательных функций, необходимых для реализации рабочих функций, связанных с непосредственным применением системы.

Целесообразно проводить анализ логистических функций на основе детального изучения не только сформулированных требований к системе, но и путем выявления дополнительных функций, в которых нуждается или будет в перспективе нуждаться потребитель услуг системы, а также функций, которые не нужны системе.

Выявляя логистические функции, реализуемые системой, определяют некоторую абстрактную логистическую систему, о которой известно только то, что она будет делать. В связи с этим этап функционального проектирования называют абстрактным синтезом, а этап порождения структуры – структурным синтезом (проектированием). Если при этом одновременно подлежат определению параметры элементов структуры, что часто бывает необходимо для оценки степени достижимости поставленной перед системой цели, этот этап называют структурно-параметрическим синтезом.

Этап технологического проектирования – это этап технологической подготовки логистической деятельности. Он связан с описанием методов и технологических параметров функционирования объектов, обеспечивающих требуемое качество спроектированных логистических функций.

При разработке логистических систем может применяться как нисходящее, так и восходящее проектирование. Если решение задач высоких иерархических уровней предшествует решению задач более низких иерархических уровней, то проектирование называют нисходящим. Если же раньше выполняются работы, связанные с низшими иерархическими уровнями, проектирование называют восходящим.

Первоначально в алгоритме структурно-параметрического синтеза, приведенном на рисунке 16, в качестве критериев отбора альтернатив используются критерии пригодности по всем анализируемым параметрам. В результате проведения процедуры структурно-параметрического синтеза может быть получена не единственная (две и более) структура с набором параметров, удовлетворяющая заданным критериям отбора. В этом случае на множестве сформированных пригодных альтернатив возникает задача выбора одной альтернативы, в некотором смысле наилучшей для решаемой задачи проектирования. Подобные задачи относятся к области теории принятия решений.

Задачи принятия решения возникают при наличии следующих факторов:

• существует цель, которую нужно достичь;

• существует множество вариантов достижения цели;

• существуют факторы, ограничивающие возможность достижения цели.

Задачу принятия решения образует пара (Q, КО), где Q – множество вариантов решений, из которого нужно выделить некоторое подмножество, в частном случае – один вариант; КО – критерий оптимальности, применяемый на этом этапе вместо критерия пригодности и дающий представление о качестве вариантов. Решением задачи (Q , КО) является подмножество , полученное с помощью критерия оптимальности КО. Критерий оптимальности – это правило, по которому устанавливается предпочтительность в множестве решений. Отсутствие хотя бы одного из указанных элементов лишает смысле задачу в целом. Если не сформировано множество альтернатив Q, то выделить решение Q_ОП не из чего. Если нет критерия оптимальности, то найти решение невозможно, поскольку неизвестно, чем руководствоваться при выборе варианта.

Рис.16

Формально задача принятия решения может быть записана следующим образом: , где Q_ОП – множество выбранных из Q в соответствии с критерием оптимальности КО альтернатив (одна или более).

Сравнение альтернатив по отдельным свойствам может быть выполнено двумя способами:

• на основе попарного сравнения альтернатив по данному свойству;

• на основе введения объективно обусловленных численных показателей свойств.

При попарном сравнении считается, что для двух альтернатив х₁ и х₂ из Q каким-то образом можно произвести выбор наиболее предпочтительной по данному свойству. Способ выбора в общем случае не конкретизируется. Если он связан с использованием числовых характеристик, то такая ситуация относится ко второму из указанных выше способов сравнения.

С формальной точки зрения для альтернатив х₁ и х₂ из Q вводится бинарная операция отношения предпочтительности по свойству R («бинарное отношение» - см. параграф 4.1). Запись х₁Rх₂ означает, что альтернатива х₁ предпочтительнее (или, в другой трактовке, «не хуже») альтернативы х₂ по свойству R. Указанная операция может быть применена как к любой паре (х_k , х_l ) из множества Q* Q, так и не ко всем из них. В последнем случае допускается, что для относительно некоторых пар выбор сделать нельзя.