5. Методы синтеза структуры иаису

Создание в современных условиях ИАИСУ отождествляется не только с автоматизацией выполняемых отдельных функций управления (задач и их комплексов) с помощью СВТ, но и с критическим анализом и выбором структуры и принципов управления. Одним из главных направлений в области совершенствования систем управления является их проектирование с уже заранее определяющими основными свойствами.

Структура системы управления отражает внутреннее построение организации и относительно устойчивую взаимосвязь элементов системы. ИАИСУ, как большие и сложные системы обладают бесконечным числом элементов, свойств и связей между элементами. В связи с этим, на практике в процессе исследования систем управления рассматриваются отдельные составные “части” внутреннего построения ИАИСУ. В основном это организационная, функциональная, информационная части, комплекс СВТ и др.

В целях формализации синтеза структуры ИАИСУ введём следующие обозначения [7,11]: Р - множество возможных принципов, П – набор принципов, построения системы или её элементов (принципы функционирования ИАИСУ обычно заданы и при синтезе ИАИСУ, как правило, идёт процесс выбора некоторых принципов из множества Р);F - это множество взаимосвязанных функций, выполняемых ИАИСУ. Каждому набору принципов П системы соответствует некоторое множество функций F(П), из которого при создании ИАИСУ необходимо выбрать подмножество , достаточное для реализации принципов управления П. Множество возможных взаимосвязанных элементов системы (узлы системы, СВТ, коллективы людей и т.д.) обозначим через А.

Введём также операцию отображения М элементов множества F на элементы множества А. Отображение должно обеспечивать оптимально требуемые характеристики функционирования системы управления и экстремум некоторого функционала. Тогда в общем случае задача синтеза оптимальной структуры ИАИСУ должна состоять в определении:

, (3.5)

, (3.6)

, (3.7)

, (3.8)

В том случае, если заданы принципы построения системы управления, синтез оптимальной структуры состоит в определении (3.6)-(3.8). Если мы знаем принципы построения системы управления и выполняемые ею функции, тогда в определении (3.7)-(3.8). И если заданы принципы построения системы управления, выполняемые ею функции и элементы системы, то в определении (3.8). В общем случае задача синтеза структуры ИАИСУ сводится к определению характеристик системы управления при заданных условиях (3.5)-(3.8).

Разработка методов и моделей синтеза структуры ИАИСУ предполагает формирование человеко-машинных процедур выбора оптимальных вариантов построения систем управления. Для этого выбираются задачи управления, определяется состав узлов в системе управления, задачи распределяются по узлам системы, определяется комплекс СВТ, обеспечивающий своевременное решение задач. Формируют структуру ИАИСУ с учётом имеющихся инвестиционных ресурсов.

Методы синтеза структур ИАИСУ. При синтезе структур ИАИСУ различают две группы методов: эвристические и формализованные.

Эвристические методы синтеза структур управления состоят в определении и анализе целей системы управления, функциональном анализе, проведении аналогий, экспертных оценках, организационном моделировании и базируются на предшествующем опыте.

Для этого анализируются функции (бизнес-процессы) лучших российских и зарубежных систем управления и при разработке будущих систем учитываются наиболее прогрессивные решения. Организационное моделирование состоит в разработке и применении графических материалов, схемного построения информационных потоков, которые позволяют обобщить и представить собранную информацию о функционировании системы управления.

Формализованные методы синтеза структуры систем управления основываются на применении математических методов и моделей с использованием количественных зависимостей между параметрами структуры и характеристиками системы управления. Для построения формализованных моделей синтеза структуры системы управления, как правило, используются статические методы, методы математического программирования, теории массового обслуживания и теории графов.

Рассмотрим формализованные методы синтеза организационной и функциональной структуры ИАИСУ [7].

Для формализации синтеза организационной структуры ИАИСУ широкое распространение получил нормативный метод, который основывается на выявлении статистических зависимостей между параметрами характеристик структуры и факторами, влияющими на эти характеристики. Используя статистический и логический анализ выделяют производственные и управленческие факторы, влияющие на объём работ [6]. На основании этих факторов строится следующая зависимость:

(3.9)

где H_j - j-ый параметр организационной структуры ИАИСУ;

С - постоянный коэффициент уравнения регрессии, отражающий средний

уровень значения параметра в исследуемой группе ИАИСУ;

X_i - численное значение i-го фактора;

- показатель степени, отражающий влияние i-го фактора на j-ый

параметр.

Процесс формирования нормативов проходит в два этапа. На первом этапе рассматриваются производственные факторы, на втором - определяются границы допустимых отклонений от найденных нормативов и затем корректируется коэффициент С. Другая группа факторов характеризует организацию уровня управленческого труда, наличие СВТ и системы документооборота. При таких условиях предполагается, что производственные факторы обуславливают объём управленческих работ, а вторая группа факторов влияет на производительность управленческого труда.

Синтез функциональной структуры ИАИСУ заключается в распределении операций управления по подсистемам и уровням иерархии управления. Одним из наиболее распространённых критериев объединения в подсистемы решаемых задач в организациях является их “взаимодействие”. “Взаимодействие” задач может выражаться, например, в том, что решение одной из них невозможно без решения другой. Задачи могут считаться и “взаимодействующими” вследствие принадлежности к одной и той же подсистеме.

Объединение в одну подсистему “взаимодействующих” задач повышает их эффективность как внутри самих подсистем, так и при координации деятельности подсистем в целом. В связи с этим сокращается время, затрачиваемое на обмен информацией, упрощается координация деятельности подсистем.

Для упрощения анализа процессов управления, происходящих в организациях, введём понятие операции. В зависимости от уровня анализа операциями в ИАИСУ являются операции производства продукции, финансирования, сбыта, обработки информации и т.п.

В общем случае каждой операции l_i соответствуют входной и выходнойвекторы. Преобразование вектораx_i в вектор y_i можно записать в следующем виде:

, (3.10)

где - функция преобразования.

Если же преобразование является линейным, тогда (3.6) можно записать в матричном виде:

, (3.11)

где А_i - матрица преобразований.

Операции, как правило, между собой взаимосвязаны. Взаимосвязь операций удобно представлять графом без петель, множество вершин которого соответствует операциям l₁, l₂, ..., l_n, а каждая дуга указывает на то, что выход операции l_i является входом операции l_j.

При определении оптимального распределения функций по узлам ИАИСУ исходными данными могут являться:

функции системы управления, формализованные в виде множества решаемых задач, каждая из которых состоит из ряда этапов;

связи между задачами и их этапами;

множество возможных узлов между отдельными задачами и связей между ними;

виды и характеристики множества СВТ;

внешняя информационная среда, включающая источники и потребности в информации, необходимой для решения задач (комплексов).

Задачу выбора оптимальной ИАИСУ можно представить в виде нелинейной задачи математического программирования [7]:

F₀ (x_ijkl) extr,

F_n (x_ijkl) B_n, (n = 1,m) , (3.12)

x_ijkl = 1, (i = 1, n),

{jkl}

где, x_ijkl – булевая переменная, равная 1, если функциональная задача i решается в j-том узле системы с помощью алгоритма k на l-м наборе СВТ, и равна 0 в противном случае.

Приведенная модель позволяет учитывать такие характеристики эффективности вариантов структуры ИАИСУ, как стоимость, оперативность, надежность. Эффективность выбранной структуры ИАИСУ должна основываться на определенном соотношении результатов и затрат, которые должны удовлетворять как разработчиков системы, так и инвесторов.