Содержание к диссертации
Введение
1. Методологические основы информационного обеспечения автоматизированной системы обучения специалистов управлению модернизацией производства 13
1.1. Анализ принципов и структур управления современным производством и роли автоматизированной системы внутрифирменного обучения в его модернизации 13
1.2. Концептуальные основания информационно-базисного подхода к управлению производством и его модернизации 32
1.3. Структура и принципы информационного обеспечения автоматизированной системы внутрифирменного обучения специалистов по управлению модернизацией производства 40
1.4. Выводы по первому разделу 57
РАЗДЕЛ 2. Моделирование управления модернизацией производства 59
2.1. Общая формализация задачи управления сложной системой 59
2.2. Динамическая обработка информации на основе базисного подхода... 63
2.3. Дискретная модель управления модернизацией производства 76
2.4. Событийная модель технологических процессов 81
2.5. Особенности моделирования функций контроля и прогнозирования.. 88
2.6. Модель принятия решения на модернизацию производства 106
2.7. Выводы по второму разделу 115
РАЗДЕЛ 3. Методические рекомендации по обучению специалистов принятию рациональных решений на модернизацию производства 118
3.1. Методические рекомендации по автоматизированному обучению специалистов принятию решений на модернизацию производства 118
3.2. Методические рекомендации по оценке эффективности автоматизированного обучения специалистов принятию решений на модернизацию производства 135
3.3. Выводы по третьему разделу 142
Заключение 147
Список литературы
- Анализ принципов и структур управления современным производством и роли автоматизированной системы внутрифирменного обучения в его модернизации
- Концептуальные основания информационно-базисного подхода к управлению производством и его модернизации
- Общая формализация задачи управления сложной системой
- Методические рекомендации по автоматизированному обучению специалистов принятию решений на модернизацию производства
Введение к работе
Конкурентоспособность сложной продукции, выпускаемой предприятиями народного хозяйства, в том числе и предприятиями оборонно-промышленного комплекса в виде комплексов вооружений (KB), во многом определяется своевременностью и качеством модернизации производства [23, 28, 56, 64, 92, 118]. Под модернизацией производства понимают процесс улучшения его материально-технической базы для повышения качества выпускаемой продукции. Модернизация не предполагает переход к принципиально новым изделиям с использованием принципиально нового оборудования, материалов и технологий, а связана с периодическим усовершенствованием существующего для соответствия современным требованиям. В условиях лавинообразного роста знаний и их «инженерии» путь постоянной, по сути, непрерывной модернизации - единственный способ остаться конкурентоспособным. Непрерывная модернизация - способ эволюции производственных предприятий. Задача модернизации - в обеспечении динамического соответствия предприятия изменяющимся условиям внешней среды.
При проведении модернизации производства комплексов вооружений следует учитывать ее важность для обеспечения обороноспособности страны, высокую стоимость и техническую сложность производства, уникальность оборудования, а также наличие угрозы утраты профессиональной преемственности в связи со старением кадрового потенциала оборонной промышленности, нарушением целостности оборонно-промышленного комплекса, связей между его специализированными предприятиями, по стратегическим соображениям ранее рассредоточенными на территории всего бывшего СССР [23].
В современных условиях научно-технической революции с учетом ежегодного удвоения знаний человечества и ограниченных возможностей отдельного человека по восприятию новой информации принятие эффективных решений на модернизацию производства невозможно без наличия системы непрерывного обучения специалистов управлению модернизацией производства в рамках единой автоматизированной системы управления (АСУ) предприятием, которая с учетом необходимости сохранения производственной (в случае комплексов вооружений - государственной) тайны должна быть внутрифирменной (корпоративной), а с учетом достижений и возможностей информационных и коммуникационных средств и технологий - автоматизированной [36, 45, 52, 54, 58, 59, 67, 76, 92, 105, 107]. Эти достижения и возможности позволяют в автоматическом и автоматизированном режиме в рамках единой системы интеллектуальной поддержки принятия решений и обучения осуществлять не только поиск нужной информации, анализ и синтез управленческих решений, но и реализацию индивидуального обучения.
В настоящее время все больше отечественных предприятий реализует на практике идею внутрифирменного обучения, однако в большинстве случаев оно не связано с обучением управлению модернизацией производства [28, 54, 92, 96,105]. Необходимость проведения модернизации и ее успешность на конкурентоспособных предприятиях определяются, в основном, профессиональной интуицией высшего руководства, а ведущим учителем является собственный практический опыт.
Следует отметить, что существующие на большинстве отечественных средних и крупных предприятий АСУ предприятием, созданные и эксплуатируемые более сорока лет, выполняют, как правило, функции автоматизации трудоемких, рутинных вычислительных и информационных процессов. В основном - это задачи ведения нормативно-справочной базы данных, планирования производственных и людских ресурсов, учета движения кадров, расчета заработной платы. При этом АСУ слабо связаны с выполнением собственно функций управления. С развалом СССР и резким сокращением бюджетного финансирования исследования по автоматизации управления производством в государственном масштабе были постепенно свернуты [96,28].
Проблема, перед которой сегодня оказались многие отечественные производственные предприятия, заключается в том, что закупленные ранее (или разработанные собственными силами) и установленные на них АСУ перестали удовлетворять требованиям современных динамичных бизнес-процессов. При переходе к рыночным отношениям в условиях становления информационного общества перед российскими предприятиями встали качественно новые задачи, связанные с усилением конкурентной борьбы по расширению экономического пространства и появлением нового стратегического ресурса -информации. Как следствие, новые требования к управлению: высокая гибкость, мобильность, адаптивность к динамично изменяющимся внешним условиям, ориентация на индивидуальные запросы потребителей и т.д. В этих условиях происходит возрождение интереса к информационным управляю-
7 щим системам, причем на смену классическим АСУ приходит новое поколение автоматизированных систем управления предприятием - корпоративные информационные системы (КИС), важнейшей составляющей которых являются автоматизированные системы дополнительного образования специалистов (следует отметить, что ведущие западные фирмы до 20 % своей прибыли вкладывают в обучение персонала).
Отсутствие на предприятиях эффективных автоматизированных систем обучения специалистов управлению модернизацией производства (как подсистем корпоративных информационных систем, решающих комплексную задачу управления финансами, персоналом, снабжением, сбытом, собственно производством, обучением) во многом определяется недостаточной разработанностью с единых позиций методологических основ построения и содержательной части информационного обеспечения таких систем с учетом возможностей современных ИКТ.
В связи с этим актуальной на сегодняшний день является диссертационное исследование, посвященное разработке методологических принципов, моделей и научно-обоснованных рекомендаций по формированию информационного обеспечения автоматизированной системы внутрифирменного обучения специалистов управлению модернизацией производства, позволяющего специалистам в условиях неопределенностей посредством концептуального проектирования и математического моделирования принимать обоснованное решение на модернизацию производства, обеспечивать реализацию и целесообразную текущую коррекцию этого решения с целью достижения требуемой эффективности проводимой модернизации.
Таким образом, проблемная ситуация, определяющая актуальность темы, состоит в противоречии между необходимостью создания на основе современных информационных средств и технологий автоматизированных систем внутрифирменного обучения специалистов управлению модернизацией производства и отсутствием единой методологии формирования информационного обеспечения этих систем и их содержательного наполнения в виде системы взаимосвязанных принципов, моделей и научно-обоснованных рекомендаций.
Объект исследований - автоматизированная система внутрифирменного обучения специалистов управлению модернизацией производства (АСО-СУМП) комплексов вооружений.
8 Предмет исследований - информационное обеспечение АСОСУМП.
Цель исследования - обоснование методологических принципов, разработка моделей и научно-обоснованных рекомендаций по формированию информационного обеспечения АСОСУМП (на примере комплексов вооружений), направленных на повышение качества обучения специалистов управлению модернизацией производства и эффективности их практической деятельности.
В рамках этой цели решались следующие задачи: анализ принципов построения, функционирования и модернизации современного производства, структур систем его управления и роли АСОСУМП; разработка методологических основ информационно-базисного подхода к управлению производством и его модернизации, обучению специалистов управлению модернизацией производства; разработка совокупности моделей, обеспечивающих принятие рациональных решений на модернизацию производства; разработка методических рекомендаций по реализации автоматизированного обучения специалистов принятию решений на модернизацию производства и оценке его эффективности.
Методологической основой исследования явились фундаментальные теоретические и прикладные работы в области кибернетики (Н. Винер), теории систем (П.К. Анохин, Л. Берталанфи, Н.Д. Месарович, Д.С. Конторов), теории измерений (Я. Пиотровский, К. Берка), философско-методологического осмысления информации и системно-информационного подхода к управлению (Д.И. Дубровский, А.Д. Урсул, А.И. Берг, Б.Н. Петров, Ю.М. Горский, К.К. Колин, И.А. Бугаков и др.), искусственного и гибридного интеллектов (Р. Пенроуз, Д.А. Поспелов, В.Ф. Венда), спектрального подхода (В.В. Солодовников, А.Н. Дмитриев, Н.Д. Егупов, Ф.Ф. Дедус), информатизации образования (Я.А. Ваграменко, А.А. Кузнецов, И.В. Роберт, О.А. Козлов, СВ. Патокова, Н.В. Софронова и др.), разработки и использования автоматизированных обучающих систем (В.И. Сердюков, С.Г. Данилюк, А.А. Павлов, В.П. Поляков и др.).
Основой для системной интеграции этих направлений для решения поставленной в диссертации цели явилось соединение идеи информационного подхода, при котором информация рассматривается не просто как «сведения и сообщения о чем-либо», но как формирующее, организующее и преобразую-
9 щее начало, и базисного подхода, при котором любое целое формируется путем весового суммирования базисных частных элементов. В соответствии с этим интегрированным подходом информационное обеспечение рассматривается как ведущий вид обеспечения современного производства. Это положение согласуется с идеей становления постиндустриального общества, в котором ведущей производительной силой и стратегическим ресурсом является информация [15, 23, 35,62, 67,68,74, 75,123].
Методы исследований. Для решения задач исследования использовался математический аппарат и методы дифференциального и интегрального исчисления, функционального анализа, теории фильтрации, теории принятия решений, теории вероятностей и математической статистики, линейной и современной алгебры.
Научная новизна результатов исследований заключается в следующем.
На основе анализа современного состояния вопросов управления производством и возможностей средств информатизации образования сформулирован единый информационно-базисный подход к формированию и преобразованию измерительных и управленческих сигналов в технологических производственных и образовательных процессах на основе применения обобщенного ряда Фурье и обоснованы принципы его реализации при формирования информационного обеспечения АСОСУМП.
Разработана модель динамической обработки информации на основе использования рядов Тейлора и ортогональных рядов, позволяющая автоматизировать процесс достоверного кратко- и среднесрочного прогнозирования за счет априорного формирования стандартных и специализированных аналитических базисов и функционирования в пространствах числовых коэффициентов разложения.
Разработан комплекс моделей (дискретная настраиваемая модель управления производством, событийная модель технологических процессов, итерационная модель принятия решения в условиях неопределенностей при ограничениях на ресурсы и наличии априорной измерительной информации), позволяющий моделировать технологические и управленческие процессы при обучении специалистов.
Опираясь на классические положения теории обучения применительно к трансформационной динамике систем и прогнозированию их развития, раз-
10 работаны методические рекомендации по автоматизированному обучению специалистов принятию управленческих решений на модернизацию производства с использованием современных информационных средств и технологий.
Теоретическая значимость результатов диссертации состоит в развитии теории автоматизированного управления применительно к вопросам информационного обеспечения формирования эффективных управленческих решений на модернизацию производства и обучения специалистов принятию таких решений на основе принципов динамического восприятия и линейно-независимого (ортогонального) проектирования.
Практическая значимость работы заключается в разработке комплекса принципов, моделей и научно-обоснованных рекомендаций по формированию информационного обеспечения АСОСУМП (на примере комплексов вооружений) как системы повышения квалификации и интеллектуальной поддержки принятия решений управленческого звена, позволяющей повысить конкурентоспособность продукции и персонала предприятия. Применение полученных в диссертации результатов на практике позволяет существенно повысить качество принимаемых решений на модернизацию производства.
Достоверность полученных в диссертации результатов подтверждается обоснованностью исходных данных и принятых ограничений, корректностью постановки задачи исследований, использованием апробированного математического аппарата и методов исследований, сходимостью результатов теоретических исследований с результатами математического моделирования и экспериментальных исследований.
Апробация результатов. Результаты работы докладывались и обсуждались на Межведомственной конференции «Проблемы обеспечения эффективности и устойчивости функционирования сложных технических систем» (Серпухов, 2002 г.), Международном симпозиуме «Надежность и качество» (Пенза, 2003 г.), Международной научно-методической конференции преподавателей вузов, ученых и специалистов «Высокие технологии в педагогическом процессе» (Н. Новгород, 2004), III Межвузовской научно-практической конференции «Использование информационных технологий в процессе профессиональной подготовки специалистов» (Н. Новгород, 2005 г.), Межрегиональной научно-технической конференции «Проблемы эффективности и безопасности функционирования сложных технических и информационных систем» (Серпухов,
2006 г.), научных семинарах в Институте информатизации образования РАО, Военной академии ракетных войск стратегического назначения им. Петра Великого, Серпуховском военном институте ракетных войск, Институте инженерной физики РФ. По теме диссертации опубликовано 10 работ.
Внедрение результатов исследования. Защищаемые результаты реализованы в ФГУП «Московский институт теплотехники», ФГУП «27 ЦНИИ МО РФ», Московском авиационном институте (государственном техническом университете), Серпуховском военном институте ракетных войск, Институте инженерной физики РФ.
Положения, выносимые на защиту;
Анализ принципов и структур управления современным производством и роли автоматизированной системы внутрифирменного обучения в его модернизации
Управление представляет собой процесс целесообразного воздействия на объект управления. Цель является основным системообразующим фактором [3, 4]. Потому структура любой системы управления определяется, в первую очередь, ее глобальной (стратегической) целью, достигаемой через ряд последовательно-параллельных, корректируемых в процессе реализации, локальных целей.
Целью производственного предприятия является выпуск конкурентоспособной продукции, реализация которой позволяла бы предприятию успешно развиваться (прежде всего, посредством своевременной модернизации), а работающим на нем людям - реализовывать свои потребности (в зарплате, развитии, уважении, творчестве и др.).
Персонал (специалисты) - главный ресурс. От уровня их профессиональной подготовки, уровня общего развития и заинтересованности в эффективности своего труда зависит эффективность работы предприятия. При этом особая роль принадлежит управленческому звену, качество принимаемых решений которого в явном виде определяет качество работы предприятия,
Средства производства - средства труда и предметы труда - общепринято именуются соответственно как основные фонды и оборотные производственные фонды, образующие «производственный потенциал предприятия».
Финансы - совокупность денежных средств и отношений, связанных с формированием и использованием совокупных доходов и расходов предприятия, посредством соотношения между которыми можно в конечном итоге судить о деятельности предприятия в целом.
Определяющее значение в управлении предприятием как во внутренней деятельности (при планировании, подготовке решений, анализе хозяйственной деятельности и т.п.), так и для внешних контактов (согласование вопросов с поставщиками и клиентами, реклама, прогнозирование в целом) имеет информация.
Успешность предприятия определяется не только его внутренней целостностью, но и «вписанностью» во внешнюю среду. Будучи системой, предприятие само является элементом системы иерархически более высокого порядка, эффективно строя свои отношения с внешней средой, частично управляя и ею.
Традиционно к одному из основных принципов производства, определяющих методы и средства управления им, относят принцип разделения и специализации труда, см. например, [24, 28, 67, 77, 92]. Как будет показано далее, в п. 1.2, этот принцип соответствует идее разрабатываемого в диссертации базисного подхода, лежащего в основе принципа наименьшего действия -основного природного принципа эффективной деятельности любых систем.
Разделение и специализация труда внутри предприятия позволяют на каждом рабочем месте закрепить одну или несколько однородных производственных операций. Для этого определяют производственные функции, технологический процесс, способности, квалификацию и ответственность каждого лица, участвующего в процессе производства. Затем каждый технологический процесс разбивается на операции, а операции при необходимости — на элементарные действия. Каждая операция описывается, регламентируется с точки зрения применяемого оборудования, инструмента, оснастки, материалов и т.п.
Далее устанавливаются динамические организационные связи между элементами производственного процесса. Налаживается жесткая система ис полнительской дисциплины (из-за персональной ответственности), контроля и координации действий субъектов, участвующих в единой производственной системе по всей технологической цепочке, начиная от идеи до ее вещественно-материального претворения, реализации и распределения полученных результатов. Это позволяет: - осуществить рациональное распределение персонала по рабочим местам в соответствии с профессией и уровнем квалификации каждого работника; - каждое рабочее место оснастить оптимально сбалансированным набором технических средств, необходимых для качественного и своевременного выполнения заданного объема работ. Этим достигается: повышение производительности труда, повышение качества продукции и стабильности режима производства, снижение удельных затрат на производство продукции. Процесс производства увязывается с потенциалом и стратегией предприятия, с конъюнктурой рынка.
Управление производством рассматривают как единый процесс, охватывающий во времени и пространстве полностью весь путь «движения» изделия: проектирование, производство, сбыт. Обычно выделяют [92]: техническую подготовку и освоение выпуска продукции и применения новых технологий; текущую работу основных и вспомогательных подразделений (цехов, бригад) предприятия; организацию маркетинговых исследований; материальное обеспечение и сбыт готовой продукции предприятия; организацию труда и заработной платы персонала; организацию управления процессом производства и предприятием в целом. Решение перечисленных задач должно осуществляться комплексно, что отражает непосредственно следующий из идеи разделения и специализации важнейший принцип организации производства - принцип системности.
Системный подход в управлении и организации производства является важнейшим методологическим «оружием» создания эффективных предприятий. Базируясь на идее «змерджентности» - появления в системе сверхаддитивных (системных, эмерджентных) свойств, не сводящихся к свойствам составляющих систему элементов, системный подход позволяет объединить в единое целое (ради достижения конечной цели всей системы) все виды деятельности (производственную, маркетинговую, кадровую, экономическую и др.). В условиях жесткой конкуренции системный подход обеспечивает: -концентрацию ресурсов на наиболее важных направлениях и проектах, возможность гибкого маневрирования ими; - более полную загрузку предприятий заказами и более высокий уровень качества выполнения договорных обязательств; - формирование и проведение эффективной инвестиционной политики; - возможность реализации единой научно-технической стратегической программы производства новой продукции, создания научного задела, увеличения инновационного потенциала; - возможность более гибкого реагирования на изменения внешней среды, потребности рынка, привлечения крупных заемных средств и использование солидарного залога предприятий, входящих в производственную систему; - развитие эффективных форм специализации и кооперирования в производственной деятельности, оптимальную загрузку производственных мощностей, в том числе узкоспециализированного оборудования и экспериментальной базы; - оптимизацию научно-технического, маркетингового, правового обслуживание всех входящих в предприятие структур; - рациональное использование персонала; - уменьшение издержек производства и увеличение прибыли.
Концептуальные основания информационно-базисного подхода к управлению производством и его модернизации
Сущность развиваемого в диссертации информационно-базисного подхо-да базируется на следующих концептуальных идеях [15,17,19,23,24, 68, 69];
1. Любое управление представляет собой процесс целесообразного воздействия (оказания действия) на объект управления. При этом цель является основным системообразующим фактором (о роли целеполагания см., например, [3, 4, 114]. Действие же понимается в смысле Мопертюи - как произведение работы на время ее выполнения или иначе - как произведение работы (сила, умноженная на расстояние) на время. Таким образом, в понятии «действие» присутствуют все три природные меры физического мира (физический мир -мир метрологический: существует лишь то, что можно измерить): энергия Е (сила имеет в основе своего проявления градиент энергии), пространство V (трехмерное), время Т (одномерное и однонаправленное). Любое действие d есть элемент подмножества D (мощность которого определяется целесообразностью и ограниченностью имеющихся ресурсов) как декартова произведения этих мер как соответствующих множеств, т.е. deD, DcR, R=ExVxT.
2. Все системы управления есть открытые системы, т.е. целостные совокупности элементов и связей между ними, обменивающиеся с окружающим его миром веществом, энергией, информацией (или энергоинформацией, поскольку вещество и энергия - суть одно и то же, а проявленная в физическом мире энергия всегда несет информацию). В современном высокотехнологичном производстве комплексов вооружений большое значение имеет наличие доступных современных информационных ресурсов (в частности, базирующихся на знани 34 ях экспертов систем поддержки принятия решений), в автоматизированном режиме сопровождающих процесс принятия решения.
3. Информация - мера структуризации материи (m-formaion - то, что содержится в форме, структуре), индикатор материи, мера распределения ее неоднородностей в пространстве и времени, отражаемая градиентом и производной и универсально выражаемая через обобщенный ряд Фурье [122]: 5(0= ,Л«, «г = [S(f)pt)dtt (1.6) где 1#й},/=[1,н} - множество линейно-независимых (в пределе ортогональных) «векторов» - базис; {а,} - множество весовых коэффициентов, единственным образом представляющее сигнал S(t) по выбранному базису. Выбирая другой базис {рк (0}, получают другое множество коэффициентов {сск}.
Базис порождает соответствующее пространство. Применительно к техническим системам в зависимости от физической сущности сигнал S(t) может быть измерительным или управляющим. В целом же идея «весовой сборки» сложного как суммы простых элементов распространима гораздо шире.
При рассмотрении целенаправленных систем обычно выделяют информацию внутреннюю, отображающую и управляющую, представляя их в виде кругов Эйлера [114]. Полезная внутренняя информация составляет тезаурус системы. Отображающая информация представляет собой сведения о среде и системе в конкретной ситуации, получаемые на основе наблюдения (измерения). Управляющая информация представляет собой сведения об управлении, способном перевести систему из текущего состояния в желаемое состояние в соответствии с заданными требованиями (ограничениями).
Отметим, что идея базисного подхода полностью соответствует упомянутому в п. 1.1 основному производственному принципу - принципу разделения и специализации труда а также реализуемому в иерархических моделях ситуационного управления функционально-целевому принципу. Согласно последнему, модели основываются на двухоперационных алгебрах целей и действий. Этот принцип вводит соответствие между целями различных уровней концептуальных моделей по правилу: каждой цели соответствуют функции, обеспечивающие ее достижение, которые, в свою очередь, являются целями, достигаемыми на следующем, более низком уровне иерархии модели. 4. Основными природными принципами осуществления управления как деятельности (через последовательность действий) живых организмов (в том числе и самоорганизации как совокупности «самодействий») являются принципы: наименьшего действия, направленный на минимизацию затрат ресурсов (энергии, пространства, времени); пороговости взаимодействия и развития, ведущий к реальной дискретности мира объектов; динамического (в том числе опережающего) восприятия, обеспечивающий разрешения противоречия между нарастающей сложностью (и инерционностью) систем и желаемой оперативностью их действий. В качестве интегрального показателя материальных затрат в і-ом случае целесообразно использовать показатель d,-cE"Ei cV Vi cT«Tb т.е. произведение затрат Е, V, Т с учетом весовых коэффициентов СЕ, CV СТ) а также различные функции и функционалы от dj. Минимизация d, при модернизации осуществляется с учетом имеющихся ограничений по ресурсам: Е ЕДСШ, Vi VAon, Т доп и требованиям по эффективности Э,»Эт1п. Цель модернизации - пороговый переход (с минимальными затратами ресурсов) на новый, более эффективный уровень производства.
5. Из принципа динамического восприятия следует принцип приоритета крутизны (в пространстве-времени) воспринимаемого живыми системами сиг нала. Чем «круче» (в пространстве-времени) сигнал, тем более он информаци онно насыщен и тем большее влияние на воспринимающего он оказывает. Это нетрудно объяснить, поскольку «крутые» сигналы имеют более широкий спектр, чем «пологие». Обработка «крутого» сигнала сознанием требует задей ствования более широких участков мозга и, как следствия, приводит к более надежному запоминанию. Восприятие живым организмом внешнего мира в со ответствии с принципом приоритета крутизны - насущная необходимость для выживания в мире естественного отбора. Эффективность воздействия на чело века рекламы основана на идее «крутизны» воздействующих на органы чувств человека сигналов: звука, цвета, запаха и т.д. и их комплексности. Эта же идея может быть (в разумных пределах) заложена в обучающие системы.
6. Материальность (вещественность) объектов управления ведет к проявлению любым объектом свойства инерционности (следствие принципа сохранения), лежащей в основе наблюдаемой причинности процессов физического мира (инерция мышления и поведения человека как особенность психики людей, отображающая всеобщее свойство материи, обязательно должна учитываться руководителем любого ранга). Будучи дополненной опытом и знаниями субъекта об окружающем мире, инерция объектов физического мира позволяет реализовать на практике принцип предвидения - основной принцип управления. Управлять - значит предвидеть.
7. Любое управление реализуется посредством перемещающихся в пространстве-времени энергоинформационньгх объектов - сигналов. Сигнал - совокупность информации (как структуры) и ее носителя. При этом одна и та же целесообразная информация может быть передана с помощью различных носителей, величина энергии которых должна быть достаточна для преодоления порога чувствительности потребителя сигнала (объекта управления) и достоверного восприятия управляющей информации. В основе миниатюризации современных средств обработки информации лежит инвариантность сигнала к своему носителю.
8. Эффективное управление модернизацией связано с перенаправлением в точке бифуркации энергии частных действий в «нужное русло» для обеспечения синергии - совместного действия - для достижения общей цели организации. Синергетическое взаимодействие членов коллектива как взаимодополнения ее элементов (отдельных людей) до целостности рождает систему («команду») с получением сверхаддитивного эмержентного (системного) свойства. В способности своевременно увидеть (искусственно сформировать) эти «точки бифуркации» и эффективно сопровождать их движение к нужному аттрактору и состоит искусство управления коллективами людей и эффективного осуществления модернизации производства.
Общая формализация задачи управления сложной системой
В сложных системах трудно реализовать классическую схему перевода системы из одного состояния в другое по некоторому оптимальному пути, поскольку сложные системы слабопредсказуемы. В них невозможно навязать «оптимальный» (в детерминистическом или статистическом смысле) путь перехода, так как структура и функции системы не взаимоопределимы. Потому некоторые исследователи считают [77, С.257], что по содержанию и механизму действия управление сложными системами наиболее близко к физиологическим процессам возбуждения и торможения в живых системах на основе стимулирования, когда не только обратные, но и прямые связи, все виды и формы воздействия (не приводящие к разрушению системы) рассматриваются как стимулы, вызывающие к жизни внутрисистемные процессы, ход и последствия которых определяются, в основном, самой системой.
Учитывая, что эффективное (минимизирующее затраты ресурсов) управление не может не учитывать структуру системы, такой подход представляется оправданным. Прежде всего, потому, что сложные системы принципиально неформализуемы до степени, позволяющей управлять их конкретной или средней траекторией «движения». Кроме того, имеют значение: во-первых, большая инерционность сложных систем, во-вторых, то, что при изменении уровня стимула и состояния системы возбуждение может перейти в торможение (и наоборот), что затрудняет априорную оценку результата воздействия; в-третьих, необходимость реализации информационного (а не энергетического) воздействия, ведущего к желаемой «самоорганизации» системы.
Отметим, что поскольку для сложных систем характерны в целом неповторяющиеся ситуации поведения, то известные методы стохастической адаптации неприменимы. Невозможно также и получение квазистохастической ситуации на основе экспериментальной статистики, получение которой при решении задач модернизации производства просто невозможно. В этом случае целесообразно использовать базисный подход, связанный с формированием взаимодополняющих рациональных (с ненулевой эффективностью) базисных функций (действий), становящихся определенными «автоматизмами».
Новые перспективные возможности для решения трудноформализуемых задач могут быть связаны с использованием так называемой «недоопределен-ной математики» [84...86], позволяющей вести проектирование (программирование) в ограничениях (constraint programming). В такой математике используют частично определенные исходные данные и получают не точки, а строгие (определяемые исходными данными) области решений для произвольных систем неравенств и уравнений. Уточнение исходных данных естественным обра 62 зом сужает область решений. Такой «недоопределенный подход» наиболее оправдан именно в экономике, в частности для оперативного распределения ресурсов, оценки инвестиционных проектов и других целей (например, для прогнозирования прибыли предприятия в зависимости от макроэкономической ситуации, отпускных цен и объемов производства продукции), что весьма важно при принятии принятия решений на модернизацию.
В «недоопределенной математике» отсутствует главная отличительная особенность классического решения задач - полный приоритет алгорит-мичности. Программирование в ограничениях требует только описания задачи, но не заставляет разработчика определять алгоритм ее решения [84, 86, 134]. Задача и модель представляются в этом случае как неупорядоченная совокупность отношений, которые соответствуют связям, существующим между переменными задачи. Эти отношения, называемые общим термином «ограничения», могут иметь вид уравнений, неравенств, логических выражений и т. п.
К наиболее известным зарубежным системам, реализующих идеи программирования в ограничениях, можно отнести Prolog Ш, CLP(R), CLP(BNR), CLP(FD), CHIP, ILOG Solver, Newton и др.
В общем виде постановка задачи при программировании в ограничениях формулируется следующим образом. Пусть на переменные Ху, Хэ..., х„ , областями значений которых являются множества X/, Х2,..., Х„, заданы ограничения С, (х/, х2,..., х„), і =[1, к]. Требуется найти наборы значений а/, а2,..., а„ (а, е Х(), которые бы удовлетворяли всем ограничениям одновременно. Подобная постановка задачи называется проблемой удовлетворения ограничений. Одним из методов решения, специально разработанным для решения экономических задач, является максимизация правдоподобия сочетаний данных [84]. В основе метода лежит использование специальных мер правдоподобия. Изменяя выбор этих мер и процедуру поиска максимума правдоподобия, можно глубоко и всестороннее исследовать задачу, реализуя универсальный подход к решению широкого класса сложных задач. Это устраняет узкоцелевой характер моделей и позволяет использовать одну и ту же модель для решения разных задач, объединенных общностью переменных и ограничений. Соединение отказа от полной алгоритмичности с отказом от обязательной опреде 63 ленности открывает возможность решения и обратных экономических задач. Устраняется необходимость заранее разграничить "входы" и "выходы" модели. В соответствии с требованиями рассматриваемой задачи пользователь определяет, какие из показателей заданы точно, какие не известны совсем, а какие - известны приблизительно (исходная информация о таких показателях задается в виде описания множества их возможных значений). Затем неизвестные или неточно известные показатели уточняются с помощью соответствующей программы удовлетворения ограничений. При этом не только устраняется необходимость обязательного ввода явных или неявных недостаточно обоснованных предположений, преобразующих недоопределенность в определенность, но и исключается потеря части информации.
Своевременность принятия эффективных решений на модернизацию производства зависит от оперативности получения измерительной информации о состоянии и тенденциях развития производства , способности информационного обеспечения помочь руководителю при принятии решения соединить воедино получаемую информацию как взаимодополняющие части единого целого. Наиболее целесообразным является в этом случае использование соответствующего базисному подходу метода динамической обработки информации, рассматриваемого не только применительно к измерениям физических величин [15], но и любых других, способных оказывать действие, сигналов в динамических системах, а также к любому процессу формирования целого из базисных элементов путем их весового суммирования. Для обеспечения лучшей иллюстративности рассуждения проведем применительно к измерениям [15].
Методические рекомендации по автоматизированному обучению специалистов принятию решений на модернизацию производства
Обучение представляет собой процесс передачи и усвоения знаний, умений и навыков деятельности [113, 25]. Оно является второй составляющей образования, понимаемого сегодня, согласно Закону об образовании (№ 12 ФЗ), как «целенаправленный процесс воспитания и обучения в интересах человека, общества, государства». Оба процесса идут параллельно и непрерывно в течение всей жизни человека. Очень часто первая составляющая необоснованно принижается при реализации дополнительного (да и основного) образования. Между тем, возможности внутрифирменного обучения можно использовать и для целенаправленного формирования необходимых для реализации командной деятельности качеств сотрудников, постепенно переходящее в желание (привычку) непрерывного развития. При формировании образовательных программ дополнительного внутрифирменного образования об этом не стоит забывать.
Автоматизация обучения на основе использования современных информационных и образовательных технологий наиболее эффективна применительно именно к дополнительному образованию - переподготовке и повышению квалификации. Обучающиеся уже имеют навыки обучения (в том числе самостоятельного), приобретенные ими при очном обучении в вузе, и потому успешно могут обучаться в автоматизированном режиме. К достоинствам автоматизированного обучения следует отнести: возможность обучения в индивидуальном режиме в удобное для сотрудника время, возможность реализации индивидуальной образовательной траектории (с учетом возможностей, уровня развития и способностей сотрудника), возможность интенсификации и оптимизации учебного процесса с использованием мультимедийных технологий, удобство контроля и прогнозирования профессионального роста обучающегося), развитие навыков самостоятельного поиска знаний, экономия на труде преподавателя [36, 54,58,59, 65,94,105,107,117].
Содержание понятия «автоматизированная обучающая система» (АОС) с момента своего появления претерпело изменение от «комплекса программных и аппаратных средств автоматизации процесса обучения» до «программной оболочки в виде комплекса средств технического, лингвистического, учебно-методологического и программного обеспечения для диалогового учебного взаимодействия» [54]. Такое изменение отражает отношение к АОС как к целостной образовательной системе, как к полноценной образовательной среде, В табл. 3.1. приведены основные признаки обучающих систем.
Реализация большинства признаков становится возможной при использовании современных компьютерных средств, к которым следует отнести: компьютерные (электронные) учебники; предметно-ориентированные среды; лабораторные практикумы; тренажеры; контролирующие программы; инструментальные системы (для создания различных программ учебного назначения); справочники и базы данных учебного назначения [76, 105]. В табл. 3,2 приведены основные свойства компьютерных обучающих систем, позволяющие их использовать при решении задач внутрифирменного обучения (за основу таблиц 3.1 и 3.2 взяты таблицы из [54]).
Автоматизированная обучающая система (АОС) представляет собой программную обучающую среду, построенную с использованием знаний профессионалов высокого уровня (экспертов) как в конкретной предметной области, так и в области психологии и педагогики, а также области управления. При создании АСОСУМП возникают задачи: представление и обработка знаний в предметной области (предмет обучения); разработка методов диагностики ошибок обучаемых; разработка методов управления обучением. При этом формируется блок моделей: предметной области, обучаемых, поддержки принятия решения, управления обучением (организация и контроль).
При этом в процессе обучения обычно традиционно реализуется следующая последовательность действий: на основании текущего состояния обучаемого и методики обучения генерируется очередная учебная задача; ответ обучаемого сравнивается с эталонным и на основании различий производится диагностика ошибок обучаемого; после диагностики корректируются текущие характеристики обучающегося, стратегия и тактика обучения, учебные задачи и т.д.
Наибольшей эффективности обучающих систем можно добиться, если задачи и технологии обучения задавать и выбирать в зависимости от индивидуального уровня подготовки, состояния и общего развития обучаемого. В процессе первичного и текущего тестирования обучающегося с использованием экспертных систем может происходить либо возврат на предыдущий этап обучения, либо коррекция содержания текущего этапа. При этом каждый обучающийся работает со своей, все более индивидуализированной обучающей программой. Структура интеллектуальной обучающей системы с индивидуальным подходом на основе экспертных систем (по решению задач в изучаемой предметной области, по диагностике ошибок обучающегося, по планированию процесса управления обучением) приведена на рис. 3.1. Центральным элементом в этой системе является модель обучающегося, которая формируется по накопительной системе с возможностью оценивания эффективности текущей работы и усвоения материала занятия. При этом анализ динамики развития этой модели позволяет оперативно скорректировать глобальную и локальные цели обучения и механизмы их достижения [52].
