20. Специальное математическое обеспечение. Функциональное описание системы. Характеристика параметрических связей элементов. Описание функциональных значений параметрических связей.

Общесистемное математическое обеспечение — это совокупность алгоритмов, реализованных программами, осуществляющими обработку информации для выполнения всех вспомогательных функций, без которых функционирование автоматизированной системы управления невозможно.

Перечислим основные группы функций общесистемного математического обеспечения:

1. Организация общения людей с программными и техническими средствами автоматизированной системы управления (ввод информации, выдача информации и все обслуживающие эти процессы функции: контроль правильности обращений, редактирование результатов для представления в виде, удобном для восприятия человеком, и т. п.).

2. Организация согласованной работы всех программных и технических средств автоматизированной системы управления (распределение ресурсов времени, памяти и оборудования, обмен информацией между устройствами системы, организация работы при выходе из строя части технических средств и т. п.).

3. Организация пополнения (исключения, модификации) состава математического обеспечения системы в процессе ее функционирования.

4. Управление работой программных и технических средств автоматизированной системы управления (изменение режимов работы и конфигурации технических средств, выдача служебной информации, организация профилактики и ремонта технических средств, восстановление программных и информационных массивов и т. п.).

5. Обеспечение разработки новых программ для автоматизированной системы управления, в первую очередь программ специального математического обеспечения.

Функциональное описание.

Состав систем, с которыми взаимодействует система специального математического обеспечения управления, определяется основной целью ее создания. Рассмотрим состав этих систем, исходя из потребностей построения (развития) и использования (поддержания) системы специального математического обеспечения управления. Построение системы невозможно без использования объективных законов и соответствующих разделов математики. Таким образом, в числе взаимодействующих систем должна быть наука как категория, объединяющая все то, что на данный момент познано обществом. Построение системы невозможно без дополнительных целенаправленных затрат общественного труда. Систему, организующую и использующую этот труд, назовем промышленностью специального математического обеспечения управления. Необходимость использования системы органами управления при управлении общественным развитием вытекает из основной цели создания системы специального математического обеспечения управления.

Таким образом, система специального математического обеспечения управления (Q) взаимодействует с системами: науки (SH), промышленности специального математического обеспечения управления (SP), органов управления (SY), объектов управления (SX), технических средств автоматизации (ST). Естественно, что связи между системой специального математического обеспечения управления и перечисленными системами являются взаимными и проявляются как при ее построении, так и при использовании. Полный состав параметрических связей системы специального математического обеспечения управления с взаимодействующими системами характеризуется множеством:

П = { п₁ , п₂ , п₃ , п₄ , п₅ , п₆ , п₇ , п₈ , п₉ , п₁₀}.

Уточним содержание этих связей (рис).

Взаимодействие системы СМО управления с системой органов управления характеризуется множествами п₁ и п₂. Первое из них (п₁) определяет состав задач, которые органы управления ставят перед системой СМО управления. Эти задачи могут относиться как к развитию, так и к использованию системы. Второе (п₂) содержит реакцию системы СМО управления. Это могут быть как сообщения, являющиеся прямыми ответами на поставленные задачи (п₁), так и сообщения, являющиеся реакцией на другие внешние изменения. Так, в состав п₂ входят сведения о состоянии управляемых объектов и о результатах контроля выполнения ранее отданных указаний.

Характеристика параметрических связей элементов

Взаимодействие системы СМО управления с системой научных знаний характеризуется множествами параметров п₃ и п₄. Первое (п₃) определяет поток научных результатов, которые могут быть в формализованном виде поглощены системой Q: познанные объективные законы общественного развития и законы управления, законы природы, математические методы, имитационные модели. Множество п₄ содержит параметры SP, характеризующие результаты функционирования системы специального математического обеспечения, которые могут оказать влияние на развитие научного знания. Эти параметры можно рассматривать как результаты эксперимента, осуществляемого в «лаборатории» действующей системы управления. Они могут содержать характеристики выявленных закономерностей, полученные системой СМО управления при анализе многократно повторяющихся ситуаций, а также сведения о качестве используемых математических моделей и методов.

Взаимодействие системы СМО управления с промышленностью СМО характеризуется множеством параметров п₅ и п₆. Первое (п₅) содержит результаты работы этой промышленности, которые после завершения отдельных работ поступают в систему Q, где накапливаются, хранятся и используются. Второе (п₆) содержит поток сведений о состоянии системы специального математического обеспечения, которые помогают промышленности, разрабатывающей специальное математическое обеспечение управления, исключить дублирование разработок, вести разработки системно, согласованно, позволяют исключить противоречия между отдельными подсистемами. Кроме того, этот поток содержит оценки качества разработанного математического обеспечения, что позволяет совершенствовать его. Без этой обратной связи промышленность не сможет совершенствовать технологию своей работы.

Взаимодействие системы СМО управления с техническими средствами автоматизации характеризуется множеством параметров п₇ и п₈. Первое (п₇) содержит поток заданий на выполнение работ, которые система Q под воздействием потока, характеризуемого множеством пi задает техническим средствам. Основным результатом этих работ является формирование рекомендаций органам управления либо распоряжений управляемым объектам. Второе (п₈) содержит результаты переработки потока, задаваемого множеством п₁₀, содержащим сведения, поступающие от объектов управления, а также сведения, характеризующие состояние технических средств автоматизации. Фактически взаимодействие системы СМО с техническими средствами автоматизации имеет технологический, а не содержательный характер.

Взаимодействие системы СМО управления с объектами управления характеризуется множествами п₉ , п₁₀ и осуществляется с помощью технических средств автоматизации. Множество п₉ содержит параметры, определяющие планы работ управляемых объектов, т. е. указания о том, кто, когда, что, как и в каком количестве должен сделать, от кого, что, когда и сколько должен получить, а также когда, куда и сколько отправить и когда и кому сообщить о результатах. Множество п₁₀ содержит параметры, характеризующие результаты действий объектов управления, условия их действий и их состояние. Этот поток составляет источник сведений для единой информационной базы системы управления. Объединение этой базы с алгоритмами системы СМО позволяет автоматизировать процессы выработки планов согласования действий различных объектов, оперативно обработать сведения и выработать обоснованное решение, проконтролировать результаты действий. Наконец, такое объединение исключает ненужное (вредное) дублирование информационных потоков, передачу, накапливание и хранение параметров информации, которые нигде и никем не используются, а лишь служат для «демонстрации активности», создания видимости бурной деятельности на низших уровнях иерархии управления. Рассмотрение множества параметрических связей системы СМО с внешним миром (П) позволяет сделать некоторые выводы о месте этой системы и о ее важности. Эта система является связующим звеном между органами управления и управляемыми объектами. Она поглощает все достижения науки управления, формализованные до уровня алгоритмов, способные оказать помощь при перспективном и текущем планировании, при выработке оперативных решений, при контроле за ходом выполнения планов и принятых решений и т. д. Таким образом, эта система материализует все достижения науки в форме, позволяющей оперативно использовать их в процессах управления. Этим определяется важность системы СМО управления. Система становится главным помощником органов управления в получении научно обоснованных рекомендаций при управлении. Система СМО является главным потребителем технических средств автоматизации, включающих и электронные вычислительные машины.

Описание функциональных значений параметрических связей

Множеству п₁ соответствуют две группы функций F₁ и F₂. Группа F₁ объединяет работы, связанные с транспортировкой информации. К ним относится:

1. формирование вариантов долговременных (перспективных) и краткосрочных планов, содержащих оценки их качества, для выработки обоснованных рекомендаций в процессе управления, анализа качества работы управляемых объектов, выявления неиспользуемых ресурсов, распределения ресурсов и выработки плана обеспечивающих мероприятий;

2. оперативная переработка информации, содержащей директивные указания (приказы, распоряжения, рекомендации) органа управления, передача их управляемым объектам и постановка на автоматический контроль исполнения;

3. выполнение указаний по совершенствованию системы управления, в результате чего изменяется текущая структура системы СМО (при изменении структуры системы управления вносятся изменения в схемы распределения и адресования информации;

4. при изменении системы экономических показателей анализируется их формальная непротиворечивость с используемыми показателями;

5. при выявлении противоречий формируются справки о их содержании, вырабатываются предложения по их устранению).

Группа F2 объединяет работы, связанные с хранением информации, полученной от органов управления. Это работы по оформлению отдаваемых распоряжений в виде документов и накоплению сведений о содержании всех отданных распоряжений для последующего автоматического контроля их исполнения.

Множеству п₂ соответствуют две группы функций F₃ и F₄,.

В группу F₃ входят следующие работы, связанные с транспортировкой информации: выдача органу управления (руководителям и должностным лицам) количественно обоснованных планов и рекомендаций к действиям, результатов контроля исполнения отданных им распоряжений, справок и сведений о состоянии управляемых объектов и условиях их действий, выдача информации о приближении критических ситуаций в управляемых системах или о возникших аварийных ситуациях. К этой группе функций относится анализ правильности обращения органа управления к средствам автоматизации, выработка и выдача информации о неправильных (некорректных) обращениях, а также «подсказок», облегчающих общение работников органа управления со средствами автоматизации. Группа F₄ связана с разделением (изоляцией) информационных потоков и заключается в распределении потоков выдаваемой информации в соответствии с установленными схемами подчинения и адресования сведений.

Множеству п₃ соответствуют две группы функций F₅ и F₆.

Группа F₅ объединяет работы, связанные с «транспортировкой» научных результатов. При этом система СМО управления анализирует, не противоречат ли вновь поступающие научные результаты тем законам и принципам, которые уже заложены в ее алгоритмы. Такой анализ частично может осуществляться не автоматизировано. Однако и в этом случае необходимы правила его проведения. По-видимому, с ростом объемов системы СМО такой анализ в значительной степени должен осуществляться автоматически.

Группа F6 объединяет работы, связанные с хранением полученных сведений. Фактически это работы по совершенствованию и развитию системы специального математического обеспечения. При этом происходит включение в нее новых методов оценки эффективности и новых методов (алгоритмов) вычислений.

Множеству п₄ в системе СМО соответствуют две группы функций F₇ и F₈. Группа F₇ осуществляет накапливание и хранение сведений, получаемых в процессе функционирования системы управления. При этом фиксируются взаимосвязи между содержанием принятых решений, условиями действий и результатами, достигнутыми управляемыми объектами. Группа F₈ осуществляет анализ накопленных сведений, выявление закономерностей в них, противоречий между планами и результатами, а также выдачу полученных выводов.

Множеству п₅ соответствуют две группы функций F₉ и F₁₀. Группа F₉ выполняет следующие работы: анализ новых алгоритмов на непротиворечивость существующему составу и их проверку на соответствие структурным требованиям, предъявляемым системой; модификацию алгоритмов, находящихся в системе, в том числе замену их более совершенными; исключение из системы устаревших алгоритмов; обработку запросов о состоянии системы (ее частей). Такие сведения необходимы промышленности создания СМО управления в процессе новых разработок. Эти сведения позволят исключить дублирование, вести новые разработки согласованно с имеющимися уже алгоритмами и составом информационной базы. Кроме того, в них содержатся характеристики недостатков, выявленных в эксплуатируемых алгоритмах и используемой информационной базе. Их анализ является непременным условием совершенствования системы. Это — обратная связь между промышленностью и результатами ее работы. Группа F₁₀ осуществляет работы, связанные с хранением поступивших алгоритмов: их идентификацию; согласование с используемой системой алгоритмов и существующей информационной базой; размещение в памяти технических средств автоматизации.

Множеству п₆ соответствуют две группы функций F₁₁ и F₁₂. Группа F₁₁ формирует технологию и стандарты для промышленности СМО управления. Группа F12 формирует заказы промышленности на создание новых подсистем и по опыту эксплуатации заказы на модификацию и совершенствование существующих подсистем.

Множествам п₇ и п₉ соответствуют в системе СМО управления две группы функций F₁₃ и F₁₄. Группа F₁₃ выполняет работы, связанные с оперативным использованием технических средств при управлении: подготовку и выдачу заявок техническим средствам на выполнение вычислений для составления планов; оформление и передачу распоряжений объектам управления; контроль результатов выполнения планов. Группа F₁₄, обслуживает только параметры множества п₇, обеспечивая хранение информации: перенесение программ, реализующих алгоритмы СМО управления, в память вычислительных средств автоматизации и организация хранения в памяти вычислительных средств сведений, характеризующих структуру системы управления.

Множеству п₈ соответствуют две группы функций F₁₅ и F₁₆. Группа F₁₅ осуществляет обработку информации, характеризующей текущее состояние и степень загрузки технической базы автоматизации управления, выработку и реализацию плана перераспределения функций системы Q между работающими техническими средствами. Группа F₁₆ организует хранение сведений о конфигурации и возможностях технических средств автоматизации.

Множеству п₁₀ соответствуют две группы функций F₁₇ и F₁₈. Группа F₁₇ осуществляет содержательную проверку правильности поступающих в систему сведений, их анализ и выявление ситуаций, требующих вмешательства органа управления. Группа F₁₈ осуществляет организацию хранения сведений, поступивших от объектов управления.

67