Основы теории систем и системного анализа

(подведомственные) организации, контрагенты (поставщики, партнеры), клиенты (потребители, заказчики), конкуренты.

3.Система управления – объект управления. Выделе-

ние в исследуемой системе управляемой подсистемы (включающей исполнителей производственных процессов, оборудование, ресурсы) и управляющей (аппарат управления).

4.Основная – обеспечивающая деятельность. Основ-

ная деятельность связана с производством конечных продуктов системы, передаваемых во внешнюю среду – клиентам (потребителям, заказчикам). Обеспечивающая (вспомогательная) деятельность обеспечивает работу основных процессов. Она напрямую не связана с продукцией, ее задача — формирование и обслуживание инфраструктуры.

5.Виды конечных продуктов. Декомпозиция основной деятельности на подсистемы, производящие различные конечные продукты (оказывающие различные виды услуг). Например, выделение подсистемы производства мягкой мебели

иподсистемы производства корпусной мебели.

6.Жизненный цикл. Жизненный цикл — это цепочка процессов, составляющих путь следования продукта: от его замысла до утилизации и переработки отслужившего свой срок продукта.

Жизненный цикл составляют следующие процессы:изучение рынка и анализ потребности в продукте;проектирование и разработка продукта;

разработка и внедрение технологии производства продукта;

материально-техническое снабжение (закупки);производство продукта или предоставление услуги;упаковка и хранение продукта;транспортировка и реализация;послепродажная деятельность;утилизация и переработка.

Для каждой подсистемы, производящей некоторый вид конечного продукта, можно выделить еще более мелкие подсистемы, соответствующие процессам жизненного цикла.

7.Виды обеспечивающей деятельности. Примеры обе-

спечивающих (вспомогательных) процессов:

109

обслуживание оборудования;

обслуживание зданий и сооружений;

обеспечение энергоресурсами;

информационное обеспечение;

управление персоналом;

управление документацией;

охрана труда и техника безопасности;

PR-деятельность (связь с общественностью);

обеспечение финансовой поддержки;

юридическое обеспечение.

8.Технологические этапы. Декомпозиция подсистемы, выполняющей некоторый вид производственной деятельности (основной или обеспечивающей), на подсистемы, соответствующие отдельным этапам деятельности (подпроцессам, работам, операциям), предусмотренным технологией. Например, процесс производства изделия может включать подпроцессы изготовления деталей, сборки, покраски.

9.Структурные элементы деятельности. Для любой подсистемы, выполняющей некоторую деятельность (процесс, подпроцесс, операцию), можно выделить типовые структурные элементы деятельности:

входы / предметы деятельности (сырье, материалы, комплектующие, информация);

выходы / результаты деятельности (продукт, услуга, информация);

кадры / субъекты деятельности (люди, выполняющие деятельность);

оборудование / средства деятельности (станки, машины, инструменты, средства связи, помещения).

Стандартные основания декомпозиции 4–8 могут использоваться и для системы управления (СУ). Прежде всего, они используются для декомпозиции СУ на подсистемы, в которых осуществляется управление отдельными подсистемами объекта управления (ОУ).

На рис. 2.17, а представлена модель деятельности компании, полученная в результате декомпозиции объекта управления, на рис. 2.17, б — соответствующая ей модель системы управления.

110

вторая — заместителя по инфраструктуре и его подчиненных

(см. рис. 2.17).

Каждой из подсистем ОУ, производящей различные конечные продукты, также как и каждой из подсистем жизненного цикла производства некоторого продукта и каждой из подсистем вспомогательного производства, тоже ставится в соответствие своя подсистема управления. Например, подсистеме ОУ «Маркетинг» соответствует подсистема СУ во главе с заведующим отделом маркетинга, подсистеме ОУ «Обслуживание оборудования» соответствует служба главного механика и т. д.

Отдельным технологическим этапам подсистем ОУ тоже могут быть сопоставлены подсистемы управления (как правило, они представлены управляющими нижнего звена — мастерами участков, бригадирами, заведующими лабораториями и группами).

Кроме того, стандартные основания 4–8 могут быть применены и для декомпозиции самого процесса управления. Так, декомпозиция по основанию 4 позволяет выделить основной процесс управления и обеспечивающий. Основным можно считать процесс принятия решений, а к обеспечивающему процессу будем относить систему документооборота, обеспечивающую сбор, передачу, хранение информации.

Декомпозиция по стандартному основанию 6 приводит к вычленению процессов жизненного цикла управления, к которым можно отнести:

прогнозирование;

планирование (перспективное, текущее);

организация;

оперативное руководство;

контроль и регулирование.

Каждый из этих процессов может быть декомпозирован на отдельные этапы. Так, процесс планирования включает в себя этапы: анализ ситуации; выбор целей; объемное планирование, календарное планирование. Оперативное руководство включает: координацию действий подчиненных; оценку их труда и воздействие на них (поощрение и наказание); заботу о подчиненных (создание благоприятных условий тру-

112

да, решение конфликтов и др.). Процесс контроля содержит следующие стадии: измерение результата, сравнение с планом; анализ отклонений и регулирование.

На нижнем уровне декомпозиции представлены операции по переработке информации: регистрация, сбор, передача, обработка, отображение, хранение, защита, уничтожение информации.

К любой из подсистем системы управления может быть применено и стандартное основание 9, предполагающее выделение структурных элементов деятельности.

Так, входом подсистемы СУ является информация, подлежащая некоторой переработке, выходом — переработанная информация. Субъектом деятельности, как правило, является менеджер (управляющий), а средством деятельности — используемое офисное оборудование, компьютер и т. д.

Необходимо подчеркнуть, что разными авторами предлагаются различные наборы оснований декомпозиции и даже одни и те же основания могут отличаться по составу включенных в них подсистем.

Существуют различные методы декомпозиции. Некоторые из них, в частности методы функциональной декомпозиции, декомпозиционные методы построения деревьев целей, будут рассмотрены в третьем разделе. Тем не менее можно выделить общие подходы, характерные для всех методов. В самом общем виде последовательность декомпозиции сложной системы включает следующие шаги:

1) выбор системы (подсистемы) для декомпозиции, являющейся терминальной вершиной дерева и не помеченной как элементарная (в начале работы алгоритма это исходная система). Если все терминальные вершины элементарны, то осуществляется переход на шаг 6;

2) проверка выбранной системы на элементарность с точки зрения целей декомпозиции. Если подсистема элементарна, то она помечается и осуществляется возврат на шаг 1;

3) выбор наиболее подходящего основания декомпозиции;

4) проведение декомпозиции;

5) переход на шаг 1;

6) конец.

113

Выбор наиболее подходящего основания декомпозиции на шаге 3 данного алгоритма — самая сложная и неоднозначная операция. Для ее упрощения ряд авторов предлагают типовые последовательности оснований декомпозиции.

Более гибкий подход описан в [42]. Полагается, что выбор очередного основания декомпозиции зависит от цепочки ранее примененных оснований. Таким образом, разработчику предлагается выбрать подходящее основание декомпозиции из подмножества стандартных оснований, формируемого с учетом информации о результате предыдущих актов декомпозиции. Для различных допустимых цепочек СОД разработаны подмножества оснований, которые могут быть применены на очередном шаге. Данный подход был реализован в инструментальной системе ДИПОДЕЦ (ДИалоговая система ПОстроения ДЕревьев Целей), автоматизирующей процесс формирования дерева целей [42].

2.4.2. Методы композиции

Метод морфологического анализа (МА) разработан в

1930-е гг. швейцарским астрономом Ф. Цвикки для конструирования астрономических приборов. Суть данного метода заключается в следующем. В проектируемом объекте выбирают группу основных признаков, в качестве которых могут быть элементы конструкции, функции, свойства элементов. Для каждого признака предлагаются различные альтернативные варианты его реализации. Затем предложенные варианты комбинируют между собой. Из всего множества получаемых комбинаций выбираются допустимые, а затем наиболее эффективные варианты по некоторым критериям качества [45]. Последовательность проведения морфологического анализа включает три этапа.

Этап 1. Постановка задачи. Формулируются: проблем-

ная ситуация, требования (ограничения) к проектируемому объекту, критерии оценки качества вариантов.

Этап 2. Морфологический анализ. Выделяются призна-

ки и разрабатываются альтернативные варианты для каждого признака. В качестве отдельных альтернатив могут быть ком-

114

бинации уже предложенных вариантов. Результаты этапа оформляются в виде морфологической таблицы. Пример морфологической таблицы приведен в табл. 2.10.

Таблица 2.10

Морфологическая таблица

Этап 3. Морфологический синтез. Формируются ком-

бинации по всем признакам и выбираются наилучшие комбинации.

Взяв из каждой строки морфологической таблицы по одному варианту, получим варианты решения:

Р1 = А11, А21, А31, А41, А51; Р2 = А11, А21, А31, А41, А52; Р3 = А11, А21, А31, А41, А53; Р4 = А11, А21, А31, А42, А51; Р5 = А11, А21, А31, А42, А52;

…

Общее количество возможных решений

N = n1 × n2 × … × nm,

где ni — число альтернативных вариантов по i-му признаку. Для нашего примера N = 4 × 4 × 3 × 3 × 3 = 432. Сокращение числа решений ведется за счет отбрасыва-

ния наихудших комбинаций альтернатив, а именно: несовместимых, наименее эффективных и труднореализуемых, не соответствующих требованиям.

Рассмотрим один из эвристических приемов сокращения комбинаций. Предлагается комбинировать альтернативы не по всем сразу признакам, а сначала рассмотреть комбинации альтернатив по двум признакам и отбросить наихудшие комбинации. Затем оставшиеся комбинации комбинируются с еще одним признаком и т. д.

Пример. Берем 2 признака — А1 и А2.

115

еще одного признака — А3.

В табл. 2.12 отображены результаты выбора комбинаций на данном шаге. Процесс продолжается, пока не будут использованы все признаки.

Оставшиеся комбинации образуют множество перспективных решений. Из этого множества в дальнейшем может быть выбрано оптимальное решение, например, с помощью методов выбора, рассмотренных в п. 2.3.2.

Аналогичный механизм комбинирования признаков струк-

туризации используется в методах порождающих грамма-

тик. В основе этих методов лежит процедура порождения функций сложной системы путем комбинирования небольшого числа «элементарных действий». Формируется некий язык, алфавит которого составляют «элементарные действия», а синтаксис — правила комбинирования этих действий. Рассмотрим некоторые из этих методов.

Метод формирования структуры целей и функций [1].

Метод представляет собой пошаговую процедуру формирования иерархии функций сложной системы, каждой из которых затем сопоставляется цель, связанная с соответствующей функцией. В качестве признаков структуризации используются стандартные основания декомпозиции, а в качестве альтернативных вариантов значений признаков — подсистемы (функ-

116

ции), порождаемые этими СОД. Множество значений одного признака называется классификатором. Таким образом, классификаторы, по сути, являются элементарными функциями.

Для автоматизации данного метода была разработана компьютерная программа АДПАЦФ (Автоматизированная Диалоговая Процедура Анализа Целей и Функций) [1]. На рис. 2.18 приведена схема работы данной программы [1].

Алгоритм работы программы следующий. Пользователь вводит признаки структуризации (основания декомпозиции) и их значения (классификаторы). Затем система автоматически формирует все возможные комбинации значений первых двух признаков и выдает их пользователю. Пользователь отбирает подходящие комбинации, которые затем комбинируются со значениями третьего признака и т. д., пока не будут перебраны все признаки.

На рис. 2.18 показано, что сначала программа комбинирует значения признака «цикл управления (ZU)» (ПР — прогнозирование, ПП — перспективное планирование, ТП — текущее планирование, …) со значениями признака «объект управления (OU)» (ОП — основное производство, ВП — вспомогательное производство, МТС — материально-техни- ческое снабжение, …). Полученные комбинации (ПР_ОП — прогнозирование основного производства, ПР_ВП — прогнозирование вспомогательного производства, …, ПП_ОП — перспективное планирование основного производства, …) выводятся на дисплей и человек отбирает подходящие варианты (на рис. 2.18 они помечены плюсом).

Затем система комбинирует выбранные сочетания со значениями признака «виды продукции (VP)» (АВТ — автомобили, З/Ч — запасные части, ТНП — товары народного потребления). Полученные комбинации (ПР_ОП_АВТ — прогнозирование основного производства автомобилей, ПР_ОП_ З/Ч — прогнозирование основного производства запасных частей, …, ПП_ОП_ТНП — перспективное планирование основного производства товаров народного потребления, …) опять выдаются пользователю и т. д.

Процедура заканчивается, когда будут перебраны все признаки.

117

Рис. 2.18. Схема работы программы АДПАЦФ

118