книги / Управление большими системами. УБС-2017

Информационные технологии в управлении техническими системами и технологическими процессами

THE DEVELOPMENT OF THE DATABASE FOR IMPLEMENTATION OF THE STRATEGIC MANAGEMENT PROCESSES CONCEPT FROM METALLURGICAL FACTURE

Alexei Tyurin, Lipetsk State Technical Univercity, Lipetsk, student (leha2148@gmail.com).

Abstract: the article deals with the database development to debscribe main technological process in metalogical plant. The system being developted that for storing and using models describing instolations is considered.

Keywords: Oracle, Sybase PowerDesigner, conceptual data model, ANSI/SPARC.

423

461

Управление большими системами. Выпуск XX

УДК 519.714.2 ББК 32.965.5

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В УПРАВЛЕНИИ СЛОЖНЫМИ СИСТЕМАМИ

Гусев С.С.1

(Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН, Москва)

Информационные технологии в современном мире играют значительную, а может быть, главную роль в управлении сложными системами. Информационные технологии обеспечивают возможность активного участия человека в становлении важных физических процессов, явлений, событий, что позволяет их использовать в теории управления сложными системами, построении математических моделей, методов и алгоритмов идентификации сложных систем управления.

Ключевые слова: информационные технологии, математические модели и методы, алгоритмы идентификации, физические процессы, управление сложными системами, теория управления.

С начала 80-х гг. XX в. информационные технологии (ИТ) стремительно развиваются, и на сегодняшний день они заняли свою определенную нишу в [1] управлении сложными системами. Этот процесс развития ИТ стал необратимым и уже сейчас на их базе создаются автономные системы в управлении, которые позволяют самостоятельно обучаться и создавать математические модели и методы сложных систем в управлении. Роль ИТ такова, что управление сложными системами без их участия уже невозможна. Построение математических моделей и методов неразрывно связано с ключевой ролью участия ИТ. Информационные технологии совершенствуются как по своим пара-

1 Сергей Сергеевич Гусев, соискатель (gs-serg@mail.ru).

424

462

Информационные технологии в управлении техническими системами и технологическими процессами

метрам, так и по структуре. Статья посвящена роли ИТ в управлении сложными системами и построению математических моделей и методов на их основе.

Математические модели и методы в ИТ играют важную роль в управлении сложными процессами, явлениями, системами. С участием математических моделей и методов применительно к математическим моделям можно легко прогнозировать поведение сложных систем в управлении. Так, базируясь на математических методах, можно создавать математические модели сложных объектов в управлении и управлять ими. Однако роль ИТ в управлении неразрывно связана с участием человека

вуправлении сложными системами, несмотря на то, что многие физические процессы сложных объектов в управлении автоматизированы. Под автоматизированными системами управления понимаются [1] такие системы, которые способны к саморегулированию, самоуправлению сложными технологическими процессами. Однако право преемственности в управлении сложными системами остается за человеком, правда, не всегда. Дело

втом, что человек не ко всем сложным системам управления имеет прямой открытый доступ. Прежде всего это касается таких объектов управления, как атомные электростанции (АЭС). Существуют, например, системы управления защитой на АЭС, которые предотвращают аварийные ситуации без участия человека. Конечно, в первую очередь в таких ситуациях ключевую роль играет автоматика – аварийная защита. Но современные АЭС снабжены информационной поддержкой оператора АЭС, и поэтому непосредственно ИТ в АЭС тоже присутствуют.

Роль ИТ в управлении сложными системами [1] не ограничивается только одним вышеприведенным примером сложных систем управления. Существует множество математических моделей сложных систем, в которых ИТ играют важную роль. Это может касаться пилотирования, аэродинамики, космоса, любого вида сложной техники и технологии, заводов, предприятий, промышленности и т.д. Ключевая роль ИТ в управлении заключается прежде всего в информатизации, в вычислительных процессах при управлении сложными объектами, системами управления, построения математических моделей и методов. Можно

425

463

Управление большими системами. Выпуск XX

сказать, что математические модели и методы сложных систем управления компьютеризированы. И ни одна сложная система управления с протекающим в ней физическим процессом не обходится без участия ИТ.

Одним из принципов функционирования сложных систем является потребность в связи и управлении. Кибернетика – универсальная наука об управлении и связи, для которой организационное управление – одно из многих приложений. Одна из тенденций в кибернетике состоит в переносе подходов и результатов из области управления техническими системами в практику организационного управления (например, решения задач оптимального управления на основе моделей динамики системы, задаваемой с помощью дифференциальных уравнений) [1].

Таким образом, кибернетика также ставит и решает задачи формирования рекомендаций. Однако она занимается и поиском общих законов управления, а значит, пусть и в меньшей степени, задачами прогноза, объяснения и даже описания [1].

Потребность во внедрении рекомендаций нормативных теорий в практику менеджмента посредством автоматизации соответствующих управленческих процессов заставляет вплотную заняться проблемами компьютерной реализации, в том числе численных алгоритмов и их сложности. Соответственно, прилагательное «вычислительный» (computational) или «алгоритмический» (algorithmic) переводит любое из перечисленных выше научных направлений в область вычислительной математики и информатики в аспекте применяемых методов [1].

Алгоритмизация и оптимизация технических и технологических процессов связана с информационными технологиями посредством вычислительной математики, построением математических моделей и методов. ИТ отведена первостепенная роль в управлении. Сложность технических, технологических процессов предопределяет роль ИТ в управлении сложными системами, процессами, явлениями. Математические модели и методы играют первостепенную роль в становлении сложных систем в управлении. Базируясь на математических моделях сложных объектов, строится идентичная объекту управления система – математическая модель, и по ней вычисляется комплекс параметров в управ-

426

464

Информационные технологии в управлении техническими системами и технологическими процессами

лении для предсказания поведения системы объекта управления. Построение математической модели позволяет сделать ее простой для предсказания прогнозирующих параметров за счет математических методов, например алгоритмов идентификации. Алгоритмы идентификации также важны в теории управления, а следовательно, в управлении сложными объектами управления, базируясь на построении математических моделей и методов в ИТ. Как было сказано ранее, математические модели и методы компьютеризированы. Этот факт свидетельствует, насколько сильно современная наука привязана к ИТ. А это значит, что современные модели и методы используют «сильный» математический аппарат при построении математических моделей динамических объектов управления для вычисления параметров управления. Необходимость принятия решения при построении математического аппарата математических методов и моделей очевидна. Проблемы принятия решения – еще один краеугольный вопрос в управлении сложными объектами управления с использованием современных моделей и методов ИТ.

Развитие ИТ позволило сделать шаг вперед в управлении сложными системами. А именно: ИТ позволили прогнозировать сложные физические процессы, тем самым давая возможность управления математическими моделями сложных систем. Управление сложными системами предполагает управление сложным многосвязным объектом управления. Сам процесс управления подразумевает алгоритм действий на совершение некоего физического процесса в сложной системе управления и использования ИТ в качестве инструментария в управлении сложными системами. Математические методы и модели позволяют оптимизировать процесс управления, а следовательно, идентификации систем управления. Математические методы в ИТ важны, как никогда раньше. Современные ИТ близки к воплощению квантовых компьютеров, скорость вычисления которых на несколько порядков превосходит скорость вычисления самых современных суперкомпьютеров. Однако они находятся еще на стадии разработки и внедрения. Но в недалеком будущем стоит ожидать появления квантовых компьютеров.

427

465

Управление большими системами. Выпуск XX

Масштаб развития современных ИТ огромен. Современные ИТ сделали революционный шаг в своем развитии. И поэтому управление сложными системами управления для них не представляет особого труда. Но всегда существуют исключения. Несмотря на скорость вычисления (в серверных стойках суперкомпьютеров обычно измеряется десятками или даже сотнями терафлопов), такие ИТ могут затрачивать значительно больше времени на вычисление сложных физических процессов. Примером может служить наука о космосе или наука о ядерном энергетическом процессе, протекающем в активной зоне реакторной установки. Стоит отметить исключительность таких суперкомпьютеров, построенных на современной элементной базе ИТ.

Математические методы, которые применялись раньше уже не удовлетворяют требованиям современной науки. Уже применяются сложные модифицированные алгоритмы идентификации для построения сложных математических моделей все более сложных систем управления. Качество идентификации объекта управления в большой степени определяет и качество управления сложным объектом. Значительную роль при этом играет учет априорной информации о структуре и параметрах объекта. Параметры модели в процессе идентификации уточняются

всоответствии с критерием максимальной близости (подобия) модели и объекта, что и определяет качество идентификации. Основная задача, возникающая при разработке алгоритма идентификации динамического объекта автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУТП), состоит

вопределении функциональной зависимости выходной переменной, которая представляет собой математическую модель объекта управления. Для построения функциональной зависимости выходной переменной АСУТП используется априорная информация об объекте управления.

Используя накопленный потенциал, нетрудно предположить, каким будет будущее информационных технологий. Уже сейчас внедряется искусственный интеллект в различные классы военных разработок, что говорит нам о перспективе дальнейшего их развития и [2] внедрения в гражданские нужды потребителей. Современные пилотируемые автомобили уже

428

466

Информационные технологии в управлении техническими системами и технологическими процессами

вошли в обиход, смартфоны, профессиональные фотоаппараты, современные ИТ, снабженные саморегулированием и самонастраиванием. На предприятиях уже используются контроллеры, что позволяет автоматизировать конкретные узлы, линии, а человек лишь устраняет мелкие неполадки, когда на производственных конвейерах, линиях происходит внештатная ситуация. Задача ИТ в управлении не нова, еще в 60-х гг. XX в. зарождались новые идеи в управлении организационными процессами и производствами. А сами ИТ появились гораздо раньше. Поэтому теория управления активными системами занимает нишу в организационно-управленческой структуре управления.

В заключение стоит отметить, что в процессе функционирования любого реального объекта регистрируется большое количество данных, характеризующих динамику его работы в режиме нормальной эксплуатации или специально поставленных экспериментов. Реализации данных обладают большим динамическим разнообразием с точки зрения их тенденций, локальных структурных особенностей [3]. Процесс обработки большого массива данных является важнейшим инструментом, с помощью которого можно получать результаты работы вычислительных систем. Таким образом, информационным технологиям отведена ключевая роль в управлении сложными системами, построении математических моделей и методов систем управления.

Литература

1.Теория управления организационными системами и другие науки об управлении организациями / В.Н. БУРКОВ, М.В. ГУБКО,

Н.А. КОРГИН, Д.А. НОВИКОВ // Проблемы управления. – 2012. – №4. – С. 2–10.

2.ГУСЕВ С.С. Роль информационных технологий в управлении сложными системами // Интерактивная наука. – 2016. –

№ 8. – C 59–61.

3.БУРКОВ В.Н., ЗИНЧЕНКО В.И., КИСЕЛЕВА Т.В. Локаль-

ный структурный анализ реализаций данных // Автоматика и телемеханика. – 2004. – № 12. – С. 153–158.

429

467

Управление большими системами. Выпуск XX

INFORMATION TECHNOLOGY IN THE CONTROL OF COMPLEX SYSTEMS

Sergey Gusev, Institute of Control Sciences of RAS, Moscow, pergraduated (gs-serg@mail.ru).

Abstract: Information technology in the modern world play a major and maybe a major role in the control of complex systems. Information technology provide an opportunity for active human participation in the development of important physical processes, phenomena, events, which allows their use in control theory of complex systems, constructing mathematical models, methods and algorithms for identification of complex control systems.

Keywords: information technology, mathematical models and methods, identification algorithms, physical processes, control of complex systems, control theory.

430

468

Информационные технологии в управлении техническими системами и технологическими процессами

УДК 658.5.011 + 658.512.8 ББК 32.966

КОНЦЕПЦИЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ НА БАЗЕ ЛУЧШИХ ПРАКТИК ОРГАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА

А.В. Вожаков1

(ОАО «Мотовилихинские заводы», Пермь)

М.Б. Гитман2

(Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь)

В.Ю. Столбов3

(Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь)

Рассматривается концепция создания автоматизированной интеллектуальной системы управления дискретным мелкосерийным производством, способной к самоконтролю и самоорганизации вусловиях постоянно возникающих отклонений от изначального плана производства с использованием практик построения и оптимизации производственных процессов. Описаны характеристики уровней управления предприятия, произведена классификация задач управленияпоуровнямуправления.

Ключевые слова: производственная система, механизмы управления, производственное предприятие, уровни управления, математические модели, бережливое производство, теория ограничений, быстрореагирующее производство, практики управления, интеллектуальная система управления, автоматизи-

1 Артем Викторович Вожаков, кандидат технических наук,

(vozhakov@ya.ru).

2 Михаил Борисович Гитман, доктор физико-математических наук,

профессор (gmb@matmod.pstu.ac.ru).

3 Валерий Юрьевич Столбов, доктор технических наук (valeriy.stolbov@ gmail.com).

431

469

Управление большими системами. Выпуск XX

рованные системы управления, информационная система, интеллектуальные элементы.

1. Введение

Управление производственными системами как частным случаем социально-технических систем [1] связано со значительными сложностями, вызванными неполнотой информации, конфликтами интересов и целей, быстрыми и многочисленными изменениями вокружающей среде промышленного предприятия. Кроме того, резко возрастают требованияк гибкости производстваиоперативности принятия управленческих решений, что, всвою очередь, обусловливает необходимость интеллектуализации и информатизации процессов управления и в конечном счете ведет к концепции построения интеллектуальной системы управления как основного механизмасистемыуправленияпроизводственногопредприятия.

2. Определение интеллектуальной системы управления производством

Рассмотрим основные определения, связанные с понятием

интеллектуальная система управления. Ниже приведены опре-

деления понятий, наиболее подходящие в контексте рассматриваемой проблемы.

Система управления – систематизированный набор средств сбора сведений о подконтрольном объекте и средств воздействия на его поведение, предназначенный для достижения определённых целей. Объектом системы управления могут быть как технические объекты, так и люди [2]. В случае если в качестве объекта управления выступает производственное предприятие как организационная структура – будем говорить о системе управления производственным предприятием.

Автоматизированная система управления (АСУ) [automated, automatized control system (ACS), computerized control system, management information system (MIS)] – система управления,

в которой применяются современные электронные средства обработки данных и экономико-математические методы для реше-

432

470