Теоретические основы автоматизированного управления.-2

141

применяются, непосредственно, без разработки на их основе уточняющих технологий. Регулируя общие черты деятельности органов управления, должностных лиц, категорий работников, они могут действовать во всех областях деятельности объекта управления. Таким регламентом для высшей школы является положение о высшем учебном заведении. Применение регламентов в качестве самостоятельных не исключает возможности и необходимости в ряде случаев разработки наряду с ними конкретных технологий, в которых отражаются черты, свойственные только данному органу, должностному лицу, а общие положения могут и повторяться. Иначе говоря, общие технологии, адресованные определенному субъекту, действуют параллельно, дополняя друг друга.

Типовыми следует считать регламентационные технологии, которые устанавливают положения, требующие дальнейшей конкретизации в технологиях индивидуального назначения. «Типовой» — являющийся образцом, типом, моделью для ряда подобных случаев. Обычно такие технологии действуют в пределах одной отрасли, одной системы либо отдельного органа. Аналогом типового регламента для вуза являются «правила приема».

Регламентационные технологии, разрабатываемые в настоящее время как «примерные», наиболее правильно рассматривать как действующие временно и вводимые в целях апробации на местах, закрепляемых в общих положениях. Обязательное введение в регламентах параметров времени и исполнителей позволяет обеспечить синхронизацию деятельности как в пределах данного органа управления, так и с другими организациями. Важными принципами разработки рассматриваемых регламентов являются, кроме того, максимальное совмещение по времени и по уровням системы идентичных мероприятий и обязательное закрепление резервов рабочего времени для решения непредвиденных вопросов осуществления задач оперативного управления.

Традиционно для управления такого рода регламентами создаются временные органы (различные комиссии, оргкомитеты, рабочие группы), выполняющие набор вполне конкретных управленческих функций, содержание и организационно-технологическая схема реализации которых периодически повторяются. Будем называть такие наборы мероприятий регламентными, а совокупность управленческих функций по их реализации — управлением в регламентных ситуациях. Отсутствие постоянных органов управления ими и следующая из этого несогласованность действий руководства являются основной причиной трудностей, возникающих на этапе подготовки решений по проведению регламентных мероприятий. Эти трудности имеют субъективный и объективный характер. Причиной трудностей субъективного характера являются периодические изменения в руководстве проведением стандартных мероприятий. Это, как правило, приводит к необходимости самообучения со всеми вытекающими отсюда издержками.

К числу трудностей объективного характера следует отнести масштабность мероприятий, принципиальную сложность охвата всего комплекса работ на этапе планирования, а также сложность внесения корректировок на этапе оперативного управления. Кроме того, сложность проблемы усугубляется еще и

142

периодическими изменениями условий проведения мероприятий (сроки, ресурсы, дополнительные работы и т.д.).

Примерами таких регламентов могут быть организационные мероприятия: проведение выборов, праздничных и спортивных кампаний, организация нового набора в вузе и т.д.; производственно-хозяйственные: ликвидация аварийных ситуаций, подготовка к зимнему сезону объектов теплоснабжения, организация сельскохозяйственных кампаний, планирование разработки и реализации новой продукции и т.д. Вместе с тем таким мероприятиям присущи общие характерные признаки:

•периодичность (повторяемость) мероприятий;

•временная и ресурсная взаимосвязь составляющих мероприятия работ;

•относительная стабильность состава и структуры работ;

•межотраслевой характер и отсутствие постоянных органов управления;

•многовариантность стратегий реализации мероприятий.

Это позволяет использовать при автоматизации управления данными мероприятиями формальные модели и алгоритмы.

4.4.2.Проектирование организационного регламента деятельности

Вобщем случае будем считать, что организационный регламент деятельности представляет собой множество взаимосвязанных мероприятий, ориентированных на достижение заданных целевых результатов.

Каждое из мероприятий может иметь сложную структуру и состоять, в свою очередь, из множества «элементарных» мероприятий. Элементарность следует понимать как отношение «целого и части», т.е. каждое мероприятие может рассматриваться как самостоятельный объект моделирования, в то же время допускается вариант его декомпозиции на более «мелкие» составляющие, при этом не обязательно взаимосвязанные. Агрегирование множества элементарных мероприятий целесообразно, очевидно, при больших размерностях модели организационного регламента.

Взаимосвязи мероприятий могут иметь временную, технологическую и ресурсную компоненты.

Временная (логическая компонента) определяется условием: <следующее мероприятие может начаться по прошествии определенного времени с начала предшествующего мероприятия>. Это время назовем временем задержки и обозначим через U. При этом величина U может задаваться двумя способами:

1) величина U равна длительности выполнения предшествующих мероприятий, т.е. должно выполняться условие: последующее мероприятие наступает после завершения всех предыдущих;

2) величина U определяется как некоторое время задержки в наступлении всех предшествующих мероприятий. В этом случае последующее мероприятие наступает через время, равное максимальному времени задержки из всех предшествующих мероприятий, и величина U может задаваться просто как времен-

143

ная константа либо выражаться в виде некоторой функции, зависящей от состояния множества элементарных работ рассматриваемого мероприятия.

Технологическая компонента определяет функциональную взаимосвязь мероприятий и определяется условием: <последующее мероприятие начинается после полного завершения всех предшествующих мероприятий>.

И, наконец, ресурсная компонента характеризуется условием наличия внешнего ресурса для успешной реализации данного мероприятия.

Традиционный подход к проектированию и реализации любого регламентного мероприятия включает в себя следующие укрупненные стадии жизненного цикла: <подготовка, проведение, подведение итогов>.

Вместе с тем дальнейший структурный анализ (декомпозиция) этих стадий трактуется не всегда однозначно. Очевидно, что существует объективная необходимость в создании формальных процедур декомпозиции, понятных и доступных специалистам различных прикладных областей. Различные варианты таких моделей декомпозиции представлены в предыдущих разделах. Кроме того, немаловажное значение для внедрения компьютерных технологий реализации регламентных мероприятий имеют вопросы их наглядного структурного отображения.

Наглядное графическое описание и сопровождение моделей организационного регламента можно реализовать с использованием SADT-технологий, включающих три взаимосвязанных компоненты [19, 20]:

•IDEF0-модели построения функциональных моделей объектов;

•IDEF1-модели построения информационных моделей объектов;

•IDEF2-модели построения динамических моделей объектов.

В общем случае IDEF0-модель применительно к организационному регламенту состоит из набора функций и взаимосвязей между ними. Каждая из функций отображается графически в виде диаграммы, представленной на рис. 4.12. Под функцией будем понимать определенный вид деятельности по достижению целевых результатов системы. Блоки функции описывают набор взаимосвязанных мероприятий организационного регламента, а дуги (стрелки) определяют условие выполнения (реализации) данного мероприятия. При этом входящие дуги слева от блока описывают ресурсы, требующиеся для реализации функций. Входящие дуги сверху от блока являются управляющими условиями, определяющими цели и ограничения реализации функции. Управляющие условия в организационном регламенте могут задаваться в виде стандартов, инструкций, требований, заданий, нормативов, требующихся для выполнения мероприятия. Входящие дуги снизу представляют собой «механизмы» реализации функций при описании организационных регламентов. В качестве элементов таких механизмов можно рассматривать средства деятельности и исполнителей. Выходящие стрелки отображают результат выполнения функции, в данном случае множество информационных конечных продуктов (потоков данных), при этом потоки могут играть роль входов управления либо механизмов для других блоков.

144

Управление

M

Механизмы

Рис. 4.12. Элементарное описание функции организационного регламента

Таким образом, модель организационного регламента деятельности может быть описана совокупностью взаимосвязанных блоков (диаграмм). При этом возможны следующие виды взаимосвязей между блоками:

•выход одного блока является управлением для другого;

•выход одного блока является входом для другого;

•выход одного блока является механизмом для другого;

•выход блока не соединяется ни с одним из блоков диаграммы данного уровня.

Первые три вида взаимодействия играют роль ограничений, фактически определяя роль технологических, временных и ресурсных зависимостей между мероприятиями. Стрелки на диаграмме определяют условия реализации блока (выполнения функции). Блок, получающий данные, не может быть реализован, пока не будут получены данные, производимые другими блоками, либо не поступят из внешней среды. При этом возможны случаи, когда несколько функций на диаграмме могут выполняться одновременно. Последняя характеристика выхода описывает один из конечных информационных продуктов исполнения регламента.

Одной из отличительных особенностей IDEF0-методологии является возможность последовательной декомпозиции некоторой обобщенной функции на совокупность более мелких. Первоначально весь организационный регламент деятельности формулируется в виде модели «черного ящика» и изображается одним блоком, имеющим интерфейсы с внешней средой.

Дальнейшая формализованная декомпозиция обобщенной функции может быть реализована с использованием описанных ранее моделей декомпозиции. При этом следует выделять формальные и материальные модели декомпозиции. Наиболее приемлемы два типа формальных моделей декомпозиции: «жизненный цикл» и «состав».

Первый тип модели декомпозиции отображает необходимое и достаточное количество этапов реализации организационного регламента от его «возникновения» до «завершения». В данном случае можно говорить о моделях:

•жизненный цикл проведения регламента — N1 — <подготовка, проведе-

ние, подведение итогов, модернизация>;

•жизненный цикл управления регламентом — N2 — <планирование, организация исполнения, учет, контроль, анализ, регулирование>;

145

•жизненный цикл информационной поддержки регламента — N3 — <ре-

гистрация информации, сбор, обработка, отображение, хранение, защита, уничтожение>.

Вторая модель декомпозиции отображает формальный состав входов, выходов, управлений и механизмов. В этом случае можно говорить о следующих моделях:

•состав ресурсов и конечных продуктов — R1 — <материальные, трудовые, финансовые, энергетические, информационные>;

•состав элементов внешней среды, оказывающих влияние на реализацию функции, — R2 — <управляющие (вышестоящие), подведомственные (подчи-

ненные), потребители конечных продуктов, поставщики ресурсов>;

•состав элементов социальной деятельности при реализации функции — R3 — <средства деятельности, предметы деятельности, кадры, технологии дея-

тельности>.

С учетом введенных формальных правил декомпозиции составных частей диаграммы можно формализовать и саму процедуру декомпозиции. Один из возможных формальных алгоритмов структурного анализа представлен схемой

(рис. 4.13).

Формирование цели организационного регламента

Определение множества конечных продуктов

Формулировка обобщенной функции

Определение элементов

множества { X ,Y, Z, M }

Уточнение состава

элементов множества { Z , M }

Построение результирующей модели организационного регламента

Рис. 4.13. Алгоритм структурного анализа диаграммы

146

В алгоритме допускается принципиальная возможность декомпозиции отдельного блока на диаграмме по одной из моделей типа Ni — «жизненный

цикл». Наличие циклов в структурной схеме говорит о возможности поэтапной декомпозиции каждого уровня.

Очевидно, что предложенный алгоритм не может претендовать на универсальность и однозначность. Состав блоков и показателей его описания во многом определяется экспертами, проводящими декомпозицию. Вместе с тем использование при декомпозиции формальных моделей обеспечивает:

•системность декомпозиции;

•гарантию полноты множеств {Z, M};

•формальное обоснование элементов этих множеств.

В качестве примера рассмотрим организационный регламент деятельности служб коммунального хозяйства по ликвидации аварий в системах тепловодоснабжения и канализации. Особенности данного рода деятельности:

этих служб.

В этих условиях особое значение приобретают вопросы координации деятельности всех подразделений, участвующих в ликвидации аварии. Использование моделей структурного анализа позволяет учитывать взаимодействие различных служб, временные и ресурсные ограничения на выполнение различных этапов, организовать контроль исполнения различных этапов, повысить наглядность и компактность визуального представления всего комплекса работ. Фрагмент набора диаграмм организационного регламента деятельности по ликвидации аварий в системе водоснабжения показан на рис. 4.14–4.16.

Декомпозиция основных этапов деятельности (функций) проводилась с использованием модели N1 , выделение механизмов реализации функции — по

модели R3 , а элементов управления — в основном по модели R2.

Требования, предъявляемые к объектам водоснабжения

УВКХ «Водоканал»

1

Рис. 4.14. Обобщенная диаграмма процесса

Рис. 4.15. Декомпозиция функции «Провести аварийно-восстановительные работы на объектах…»

149

4.4.3. Моделирование организационного регламента деятельности

Динамические модели в IDEF-технологии строятся, как правило, с использованием математического аппарата сетей Петри (СП). Аргументацией для этого являются следующие положения:

•в сетях Петри естественным образом реализуются условия выбора, основанные на операциях «И», «ИЛИ»;

•сети Петри позволяют моделировать не только структуру процесса, но

идинамику его функционирования посредством «перемещения» так называемых фишек (маркеров) из одних позиций сети в другие позиции;

•структура процесса представляется в наглядном графическом виде, что соответствует современным международным тенденциям представления информации.

При этом каждый функциональный блок IDEF0-диаграммы заменяется фрагментом сети Петри, имитирующим его работу.

В данном случае под переходом модели сети Петри будем понимать очередное «элементарное» мероприятие организационного регламента (блок на

диаграмме). Множеству блоков соответствует множество переходов T ={t i }.

Время срабатывания перехода определяется длительностью мероприятия и выполнением внешних условий.

Множество позиций P ={p j } определяет множество условий (входов,

управлений, механизмов), выполнение которых обеспечивает начало срабатывания перехода. На входе перехода находится одна или несколько позиций. Одна позиция — в случае, если переходу непосредственно предшествует единственный поток данных. Если таких потоков несколько, то на входе перехода существует несколько позиций.

Взаимосвязи между позициями и переходами задаются функциями:

•следования — F ={t, p}, (t, p) T × P;

•предшествия — Q ={p, t}, ( p, t) P ×T.

На множестве Р может быть задана также функция M ( p) как совокуп-

ность целых неотрицательных чисел, характеризующих количество условий в позиции р. В данном случае количество условий формализуется через количество маркеров (фишек) в позиции. Каждое условие имеет свои специфические особенности, поэтому речь идет о «раскрашенных» маркерах. Движение маркеров описывает преобразование (перемещение) потоков данных между блоками исходной диаграммы.

Таким образом, каждый функциональный блок может быть описан переходом, тремя входными позициями и набором выходных позиций.

Маркеры моделируют порции потоков данных, позиции накопления и хранения этих порций, а переходы — события, приводящие к изменению потоков данных (условий). При этом каждый тип маркеров изображен в позиции соответствующего изображения.

150

Каждый переход описывается множеством характеристик:

•количеством входных и выходных позиций;

•типами маркеров, количеством маркеров каждого типа в позиции;

•логической функцией срабатывания перехода.

Формальная структура формулы срабатывания перехода выглядит следующим образом: <предпосылки → условия → заключение>, и выражается через логические функции:

•союзы — <И, ИЛИ, НЕ> — <&, , ¬>;

•квантеры существования — <ЕСЛИ...,ТО> — (A → B);

•всеобщности — <ДЛЯ ВСЕХ> — , <ДЛЯ НЕКОТОРЫХ> — .

В этом случае динамика процесса функционального регламента воспроизводится через описание каждого перехода некоторой логической функцией, описывающей условия срабатывания перехода.

Особенностью временных сетей Петри является то, что маркеры покидают входные позиции переходов в начальный момент их активизации и появляются в выходных позициях по завершению процесса срабатывания переходов, спустя некоторое время. На период срабатывания перехода маркеры как бы находятся в них. Функции задержки, определяющие моменты активизации и срабатывания перехода, задаются в виде временных констант τ(ti ) .

Это обстоятельство следует учитывать при распределении маркеров по сети в процессе смены ее состояния. Поскольку маркеры сосредотачиваются не только в позициях, но и в переходах, пространство состояния временной сети Петри дополняется еще одним множеством T ( p), элементы которого опреде-

ляются как совокупность целых неотрицательных чисел, характеризующих наличие фишек внутри перехода. С этой точки зрения переходы могут быть завершенными, активными, ненаступившими.

Таким образом, моделирование организационного регламента с использованием аппарата сетей Петри предполагает первоначальное задание кортежа Z =<T , P, F, Q, M ( p), T ( p) > и изменение его характеристик по мере измене-

ния состояния системы.

В общем случае задача моделирования организационного регламента деятельности состоит из построения нормативной модели организационного регламента, его моделирования и организации эффективной системы контроля выполнения данного регламента.

Решение первой задачи предполагает создание текстовой базы данных, адекватно описывающей организационный регламент, представление ее в графической модели и отображение на экране в виде временной сети Петри. Для графического представления временных СП-моделей разработан способ наглядного изображения временных сетей Петри, заключающийся в следующем [27]. Считается, что ось времени вертикальна. Каждое мероприятие соответствует некоторому переходу в графической модели сети Петри и характеризуется временем возможного начала выполнения и временем завершения выполнения. Эти времена отмечаются на оси времени. С использованием этих отметок изо-