Основы теории систем и системного анализа

Метод структурно-функционального проектирования Казарновского [33]. Данный метод позволяет порождать управляющие и управляемые функции производственной системы, а также структуры для их реализации путем комбинирования элементарных родов деятельности и структурных элементов деятельности.

Выделяется пять несводимых друг к другу родов деятельности:

h — производство (выпуск продукции, оказание услуг); v — жизнеобеспечение (поддержание элементов системы); p — организация (адаптация к внешним воздействиям); c — управление;

f — обновление (создание новой продукции, услуг, технологий).

Любой из этих родов деятельности можно принять за основной и, используя правило «присоединения слева», получить комбинацию с другим родом деятельности. Например:

vh — жизнеобеспечение производства; ph — организация производства;

ch — управление производством; fh — обновление производства;

К каждой из полученной комбинаций также можно присоединить любой род деятельности, например:

pvh — организация жизнеобеспечения производства; pfh — организация обновления производства;

cvh – управление жизнеобеспечением производства. Подобным образом могут формироваться и более сложные

комбинации:

cpvh — управление организацией жизнеобеспечения производства;

fcvh — развитие управления жизнеобеспечением производства;

pcfh — организация управления обновлением производства.

Кроме того, для каждой функции можно выделить части (подфункции), связанные со стандартными структурными элементами:

i — обеспечение предметами деятельности;

119

k — обеспечение инструментами; l — обеспечение энергией;

o — вывод продукции;

t — технологическое преобразование.

Эти подфункции также можно комбинировать с любыми элементарными или составными функциями. Например:

ich — получение входных данных для управления производством;

tcfh — преобразование информации (принятие решения) в процессе управления обновлением производства;

ocvh — вывод (передача) решения по управлению жизнеобеспечением производства.

Интерпретация функций (определение их содержания) в значительной мере условна и зависит от соглашений. Например, в деятельности по созданию нового объекта можно условиться считать подфункцию tf — проектированием, of — внедрением [33].

Метод последовательного синтеза информационных технологий управления [46]. В основе данного метода лежит последовательное формирование множества задач управления, функций переработки информации и сопоставление каждой из функций информационных и программнотехнических средств их реализации.

На рис. 2.19 представлена схема формирования информационных технологий управления.

Сначала формируются задачи управления путем комбинирования этапов жизненного цикла производства продукта с этапами жизненного цикла управления (см. рис. 2.19). Обозначим множество фаз жизненного цикла получения конечных продуктов через P {pi } : {p1 — выявление потребности, p2 –

снабжение, p3 – производство, …}, а множество этапов управления через Z {z j } : {z1 — прогнозирование, z2 — планиро-

вание, z3 — учет (контроль), …}.

Последовательно сопоставляя элементы множества P и Z, сформируем множество задач управления по выпуску продук-

тов [46]:

PZ {p1z1, p1z2 , , pi z j , , pn zm}.

120

Примеры задач управления:

p1z1 — прогнозирование потребности в продукте; p2z2 — планирование снабжения;

p3z2 — планирование производства;

p2z3 — контроль снабжения (учет складских запасов); p3z3 — контроль производства.

Функции управления

Регистрация информации для прогнозирования потребности

…

Обработка информации при планировании производства

Хранение информации о контроле снабжения

Рис. 2.19. Схема формирования технологий управления

121

Некоторые комбинации могут быть отброшены как несущественные.

Затем определяется множество функций управления комбинированием сгенерированных задач с этапами ЖЦ переработки информации (см. рис. 2.19). Обозначим фазы пе-

реработки информации через X {xk }: {x1 — регистрация

информации, x2 — сбор информации, x3 — передача информации, x4 — обработка информации, …}.

Последовательно сопоставляя элементы множеств PZ и X, определим множество функций переработки информации при реализации каждой задачи управления [46]:

PZX {p1z1x1, p1z1x2 , pi z j xk , pn zm xl }.

Примеры функций управления:

p1z1x2 — сбор исходной информации для прогнозирования потребности в продукте;

p3z2x2 — сбор исходной информации для планирования производства;

p2z2x3 — передача информации, используемой для планирования снабжения;

p3z2x4 — обработка информации в процессе планирования производства;

p2z3x4 — обработка информации в процессе учета складских запасов.

Предложенная схема формирования функций управления позволяет перейти к проектированию инструментальных, математических, технических и информационно-программных методов и средств по реализации необходимых этапов жизненного цикла переработки информации при решении функциональных задач управления на каждой фазе ЖЦ производства материальных конечных продуктов.

В дальнейшем, основываясь на результатах проектирования, можно перейти собственно к формированию технологии как определенной последовательности управленческих действий по получению информационных конечных продуктов системы [46].

122

2.5.Модели иерархических многоуровневых систем

Многоуровневые иерархические структуры сложных систем, имея одинаковую древовидную форму, могут существенно отличаться по содержанию, по типу отношений между подсистемами различных уровней, по принципам формирования иерархии. В [47] описаны три типа многоуровневых иерархий, получивших название «страты», «слои» и «эшелоны». Рассмотрим принципы, лежащие в основе каждого из этих типов иерархий, а также примеры их применения.

Страты. Этот вид иерархии позволяет описывать систему на разных уровнях абстрагирования, т. е. детальности описания (рис. 2.20).

Страта i + 1

Страта i

Лучшее

понимание

Рис. 2.20. Взаимосвязь между стратами

123

На каждой страте имеется свой собственный набор терминов, концепций и принципов, с помощью которых описывается поведение системы. Рассмотрим несколько примеров стратифицированных описаний.

Работу ЭВМ можно описать на двух уровнях: уровне физических операций (на языке физических законов управления работой электронных элементов) и уровне математических и логических операций (описание работы программ). Каждая из этих страт представляет модель одной и той же системы, но с различных точек зрения: то, что является объектом рассмотрения на вышестоящей страте (математические и логические операции), более подробно раскрывается на нижестоящей страте (в виде набора физических операций).

Модель хозяйственной организации можно представить

ввиде трех страт:

1)нижней, описывающей технологический процесс производства продукции;

2)средней, описывающей процессы управления по отдельным направлениям (сбыт, снабжение и т. д.);

3)верхней, описывающей экономику производства в це-

лом.

Структуру компьютерной системы понимания естественного языка можно представить в виде четырех страт

(рис. 2.21) [47]:

124

В стратифицированных иерархиях отношения между подсистемами смежных уровней относятся к типу «целое–часть». На верхних уровнях система представлена укрупненно, на нижних — в виде набора элементов, т. е. иерархия формируется путем последовательной декомпозиции. Чем ниже мы спускаемся по иерархии, тем более детальным становится раскрытие системы, чем выше мы поднимаемся, тем яснее становится смысл и значение всей системы [47].

Слои. Данный тип иерархии используется для структуризации процессов принятия сложных решений. Сложную проблему, подлежащую решению, разбивают на множество последовательно расположенных более простых подпроблем, решение которых позволяет решить и исходную проблему. «Решение любой проблемы из этой последовательности определяет и фиксирует какие-то параметры в следующей проблеме, так что последняя становится полностью определенной и можно приступить к ее решению. Решение первоначальной проблемы достигнуто, как только решены все подпроблемы»

[47].

Рассмотрим простой пример. Личная цель человека формулируется, как правило, очень расплывчато. Например она заключается в достижении счастья или некоторого уровня удовлетворения. Ее можно разбить на две более конкретные подцели — достижение материального благополучия и духовное развитие. В свою очередь, для достижения первой из этих подцелей могут быть предложены подцели «увеличение доходов» и «снижение расходов». Цель «увеличение доходов» может быть продекомпозирована на подцели «добиться повышения в должности» и «найти дополнительный заработок» и т. д. Подцели нижнего уровня могут рассматриваться как элементарные, если очевиден способ их решения.

Примером многослойной структуры является структура процесса разработки программы развития сложной социальноэкономической системы (например, комплексной программы развития региона, программы энергосбережения предприятия, инвестиционной программы и т. д.). Можно выделить следующие уровни (рис. 2.22): слой целей по основным направлениям деятельности, слой стратегий (задач), определяющих курсы

125

действий для достижения целей, слой программ (комплексов мероприятий), реализующих стратегии.

Нужно подчеркнуть, что, в отличие от стратифицированной иерархии, отношения между подсистемами смежных слоев имеют смысл не «часть-целое», а «средство-цель», «причина-следствие» (в том смысле, что достижение цели вышестоящего уровня есть следствие достижения подцелей), «аргумент-функция» (вышестоящая цель есть функция от нижестоящих целей), «ситуация-действие» (для достижения ситуации, соответствующей цели, требуется выполнение действий, реализующих подцели).

Глобальная цель

… Направления деятельности

Стратегии (задачи)

…

… Программы мероприятий

Рис. 2.22. Слои принятия решений процесса разработки программы развития социально-экономической системы

Эшелоны. Это понятие иерархии относится к многоуровневым системам управления. Такая система состоит из семейства четко выделенных взаимодействующих подсистем, некоторые из которых являются принимающими решения (решающими) элементами. Принимающие решения элементы располагаются иерархически в том смысле, что некоторые из них находятся под влиянием или управляются другими решающими элементами [47]. На рис. 2.23 приведена схема взаимодействия элементов эшелонной системы [47].

126

Система может иметь одну общую цель, однако у принимающих решения элементов могут быть и свои собственные цели. Эти цели могут конфликтовать друг с другом. В этом случае конфликт разрешается путем вмешательства элемента более высокого уровня. Согласование противоречивых целей является основной проблемой в управлении организационными системами.

Предложенными в [47] тремя типами многоуровневых иерархических систем не исчерпывается все их многообразие. Во-первых, часто встречаются смешанные иерархии, в которых сочетаются рассмотренные выше типы структур. Кроме того, существует, по крайней мере, еще один тип иерархических структур, не сводимый к стратам, слоям и эшелонам, который мы условно назовем «классы».

Классы. Данный вид иерархии используется для классификации понятий, относящихся к некоторой предметной области. Элементами иерархии являются классы понятий, связанные отношениями «общее – частное». На верхнем уровне располагается наиболее абстрактное, общее по отношению к другим классам понятие. Класс понятий, лежащий ниже по иерархии, включает в себя декомпозируемый класс (все его свойства), добавляя к нему некоторые дополнительные свойства, т. е. уточняя его, конкретизируя. Перенос свойств классов понятий на подклассы называют наследованием по аналогии наследованием ребенком черт своих родителей.

Для иллюстрации принципа наследования можно привести пример декомпозиции общего класса «Автомобиль»

(рис. 2.24).

Данный класс определяется как некоторая абстракция всех реально существующих автомобилей. При этом свойствами класса «Автомобиль» могут быть такие общие свойства, как наличие двигателя, трансмиссии, колес, рулевого управления. Если в качестве производного класса рассмотреть класс «Легковой автомобиль», то все выделенные выше свойства будут присущи и этому более узкому классу. Можно сказать, что класс «Легковой автомобиль» наследует свойства родительского класса «Автомобиль».

128