Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Методологические основы и постановка задачи формирования оптимальной системы информационно-вычислительного обслуживания предприятия 11
1.1 Сущность задачи формирования оптимальной СИВО предприятия 11
1.2 Методологические основы формирования оптимальной СИВО предприятия 17
1.2.1 Методологические основы комплексной оценки эффективности функционирования СИВО предприятия 21
1.2.2 Методологические основы решения обратной задачи исследования эффективности функционирования СИВО предприятия 26
1.3 Система интегральных и частных показателей оценки экономической эффективности СИВО предприятия и критерии ее оптимизации 29
1.3.1 Система интегральных показателей оценки экономической эффективности СИВО предприятия и алгоритмы их определения 30
1.3.2 Система частных показателей оценки экономической эффективности СИВО предприятия и алгоритмы их определения 35
1.4 Общая методика формирования оптимальной СИВО предприятия 39
1.4.1 Понятие оптимизационной задачи и необходимость постоптимизационных процедур 39
1.4.2 Общая методика формирования оптимальной СИВО предприятия 44
1.5 Формализованная постановка задачи формирования оптимальной СИВО предприятия 54
1.5.1 Постановка задачи формирования оптимальной СИВ предприятия 56
1.5.2 Формализованная постановка задачи формирования оптимальной СИВО предприятия по критериям технико - экономической эффективности 61
Выводы по главе 1 64
Глава 2. Экономико - математическая модель (ЭММ) оптимизации СИВО предприятия 66
2.1 Принципы построения экономико-математической модели 66
2.2 Формализация потоков информации на предприятии и и количественная оценка 74
2.3 Выбор методов оптимизации СИВО предприятия 78
2.4 Формирование экономико - математической модели оптимизации СИВО предприятия 89
2.5 Разработка алгоритмов параметрической оптимизации СИВО предприятия по критериям технико - экономической эффективности 93
2.5.1 Общий вид алгоритма поэтапной параметрической оптимизации СИВО предприятия 93
2.5.2 Этапы и моделирующий алгоритм параметрической оптимизации СИВО предприятия 96
2.6 Характеристика рабочих методик и формализованных алгоритмов оценки технико - экономической эффективности функционирования СИВО предприятия 101
2.6.1 Рабочая методика и формализованные алгоритмы для случая, когда капитальные вложения на формирование и внедрение оптимальной СИВО предприятия осуществлены единовременно, а текущие затраты и результаты функционирования СИВО не изменяются по годам расчетного периода 104
2.6.2 Рабочая методика и формализованные алгоритмы для случая, когда капитальные вложения на формирование и внедрение оптимальной СИВО предприятия осуществлены не единовременно, а текущие затраты и результаты функционирования СИВО не изменяются по годам расчетного периода 111
Выводы по главе 2 117
Глава 3. Оптимизация системы информационно-вычислителъног обслуживания (на примере эргономического обеспечения СИВ диспетчерской службы управления воздушным движением (ЭО СИВО ДС УВД) и разработка рекомендаций по ее совершенствованию 118
3.1 Характеристика объекта внедрения результатов работы 118
3.1.1 Состав, назначение и функции СИВО ДС УВД (как элемента структуры СИВОУ) 120
3.1.2 Структура и функции системы эргономического обеспечения ИВОВД 130
3.2 Адаптация алгоритмов и экономико - математической модели оптимизации СИВО 133
3.2.1 Адаптация алгоритма поэтапной параметрической оптимизации СЭОРЭ ИВО диспетчерской службы управления воздушным движением 133
3.2.2 Задачи и критерии оптимизации СЭОРЭ ИВО ДС УВД 139
3.2.3 Алгоритмические основы оптимизации вложения средств в СЭОРЭ ИВО ДС УВД 145
3.3 Результаты экспериментального исследования выбора оптимальной структуры СЭО на примере ИВО ДС УВД 150
3.3.1 Анализ оптимизируемой СЭО ИВО ДС УВД 150
3.3.2 Выбор вариантов СЭО ИВО ДС УВД для оптимизации 155
3.3.3 Выбор оптимальной структуры СЭО ИВО ДС УВД 159
3.4 Предложения по структуре ПТК АРМ исследователя ЭО ИВО ДС УВД 168
Выводы по главе 3 173
Заключение 175
Литература 177
Приложение 187
- Методологические основы формирования оптимальной СИВО предприятия
- Общая методика формирования оптимальной СИВО предприятия
- Формирование экономико - математической модели оптимизации СИВО предприятия
- Адаптация алгоритмов и экономико - математической модели оптимизации СИВО
Методологические основы формирования оптимальной СИВО предприятия
Массовое производство и применение новых информационных технологий, следствием которых явилось увеличение возможных вариантов использования вычислительной техники, потребовало дальнейшего развития методов экономического обоснования эффективности их использования. Можно сказать, что формирование и усложнение экономико - организационных проблем использования средств информатизации происходит в соответствии с показателями технического базиса ИВО. Сложившиеся традиции развития средств информатизации определили следующие основные направления в области повышения эффективности технической базы управления: оценка экономической эффективности функционирования автоматизированных систем управления (АСУ) предприятия ; исследование и оценка резервов использования средств информатизации; создание методов оптимального планирования освоения средств информатизации; исследование и оценка эффективности организационных форм использования средств информатизации; совершенствование хозяйственного механизма.
Наиболее разработанными к настоящему времени являются вопросы анализа и оценки эффективности СИВО предприятия. Важное значение для анализа использования средств информатизации предприятия имеет разработка системы показателей эффективности, являющейся базой для оценки эффективности функционирования СИВО предприятия.
Проблемы экономики и организации информатики связаны с оценкой параметров экономической эффективности систем ИВО в определенной среде их применения. Быстрый рост парка ЭВМ, его обновление, повышение уровня гибкости вычислительных комплексов дают основания для прогнозирования на ближайшую перспективу многовариантности решений в практике использования средств информатизации (СИ) и применения соответствующих критериев. В значительной мере этому способствуют факторы демократизации хозяйственного механизма, реализация принципов самофинансирования и др. В свою очередь, СИВО предприятия на современном этапе является важнейшим фактором реализации новых форм и целей повышения эффективности общественного производства. Проблема повышения эффективности использования вычислительной техники на предприятия связана с разработкой методов экономического обоснования организационных форм применения СИВО. При этом оценка вариантов использования СИВО и выбор лучшего должны проводиться по классическим экономическим показателям с учетом особенностей конкретных систем информационно - вычислительного обслуживания.
В связи с этим возникает проблема определения основных показателей экономической эффективности вариантов использования СИВО в системе управления предприятия. В качестве таких вариантов можно назвать: единый ВЦ на базе больших и средних ЭВМ; отдельные вычислительные подразделения на уровне планово -экономического и производственного отделов и цехов, включающих мини- и ПЭВМ; локальную ВС. Необходимым условием их сравнения является обеспечение принципа сопоставимости.
Одним из основных методов исследования экономических процессов является подход к объектам исследования как к системам. Методология системного подхода предполагает разработку единой концептуальной модели объекта обслуживания.
Концептуальная модель должна отражать основные свойства реального объекта, внешние и внутренние условия его функционирования.
При использовании системного подхода предприятия рассматриваются как совокупность взаимосвязанных элементов, которые ориентированы на достижение определенных целей в условиях изменяющейся внешней среды. Цели могут порождаться как самой системой, так и внешней средой. Способ взаимодействия предприятия с внешней средой ( с предприятиями - конкурентами, поставщиками сырья, потребителями готовой продукции, банками, вьппестоящими организациями управления ) определяется существующими формами хозяйствования, принципами ценообразования, кредитования, материально - технического снабжения.
Поскольку предприятие является сложной системой, в научной литературе его рассматривают в различных аспектах: производственном, технологическом, организационном, экономическом и социальном. В каждом из этих аспектов выделяется своя структура. Производственную систему можно трактовать как целенаправленный процесс, благодаря которому происходит превращение отдельных элементов в необходимую продукцию [51]: (см. рис Л .2.1)
Анализ производственной системы в качестве системы " затраты превращение - вьшуск" и подчинение ее критериям эффективности используются как подход для формирования оптимальных управленческих решений.
Существует несколько методов формирования оптимальной системы ИВО предприятия. Каждый из этих методов отличается от других тем, получение какого решения он имеет своей целью [76, 85, 90, 94, 102]. В качестве основных из них можно выделить следующие: строгооптимальный метод, ставящий своей задачей получение строго оптимального решения - значения показателя эффективности W = opt W (здесь и далее под показателем W понимается показатель целевой или экономической эффективности в зависимости от того, что именно выбрано в качестве критерия оптимальности). Этот метод отличается достаточно длительной и подробной фазой формирования алгоритма достижения поставленной цели, однако в результате реализации этого алгоритма достигается строго оптимальное значение показателя W. Данный метод целесообразно использовать на заключительных этапах формирования оптимальной СИВО предприятия, а именно, на этапах создания опытного образца и ввода системы в эксплуатацию, когда основной целью ставится достижение заданного прироста ее целевой или технико - экономической эффективности; субоптимальный метод, ставящий своей задачей получение такого значения показателя W, которое бы отличалось от оптимального на величину AW зад , строго заданную при постановке задачи. Здесь фаза создания алгоритма формирования оптимальной СИВО короче, чем при строгооптимальном методе, и в результате реализации алгоритма достигается такое значение показателя W, что W - Wopt AW3afl . Данный метод находит свое применение на завершающем этапе проектирования оптимальной СИВО предприятия, характеризующемся четко и детально сформулированными требованиями к приросту целевой и технико - экономической эффективности системы, и, следовательно, обеспечивает решение поставленной задачи с необходимой точностью;
Общая методика формирования оптимальной СИВО предприятия
Формальное перенесение сложившихся в математике понятий, таких как "решение задачи", "оптимизационная задача", на задачи планово - экономические нельзя считать правильными. Определение оптимальной задачи, в частности, можно сформулировать следующим образом : "Найти X, принадлежащий области Д, максимизирующий (минимизирующий) цель С". При этом предполагается, что постановка математической задачи должна иметь определенные свойства [104] : разрешимость, определенность, математическую корректность. Разрешимость задачи относительно Ч означает, что условие А достаточно, чтобы найти X. Если данных в А недостаточно для определения X, то задача поставлена некорректно. Если условие А нельзя уточнить и расширить для получения решения, то задача считается неразрешимой . Если условию А отвечают множество решений , то задача считается неопределенной. Ряд специфических особенностей отличает реальные задачи управления от формальных математических задач, так как необходимо учитывать качественные факторы, не выраженные количественно в условии задачи. Задача оптимизации в исходном виде чаще всего не имеет полного законченного условия: оно формируется в процессе решения задачи. Динамичность, которая проявляется в уточнении, изменении в процессе решения входной информации и постепенном снятии неопределенности, превращение задачи из "некорректной" в "корректную" в процессе решения представляют собой характерную особенность реальных оптимизационных задач. Оптимизационный расчет в общем виде можно представить так, как это изображено на рис. 1.4.1. Качество постановки задачи очень заметно влияет на получаемый результат. Неудачная экономическая постановка задачи может привести к неверньїм хозяйственным решениям, поэтому обязательным является в качестве эксперимента -проверки расчет контрольного примера. Информационный массив, который получен путем расчета по программе, реализующей модель на ЭВМ, еще не является хозяйственным решением. Для того, чтобы довести этот массив до хозяйственного решения, необходимо использовать дополнительную неучтенную в модели информацию [104], Так как модель ограничена, то не вся информация, связанная с опытом деятельности предприятия формализуема. В качестве неучтенной в модели дополнительной информации используется неявная, отчасти интуитивная информация. В основе такой информации лежит информация о результатах подобных решений или результаты принятия точно таких же решений в прошлом.
Исходя из этого, Еремеев Г.А. дает такое определение оптимизационной задачи [43]: "...это выбор из множества допустимых управленческих решений рационального решения, основанного на анализе результатов оптимизации расчета и неформализуемой информации". Таким образом, оптимизационная задача должна выглядеть так, как это показано нарис. 1.4.2. Ряд действий, которые переводят результат оптимизационного расчета в хозяйственное решение, представляют собой постоптимизационную процедуру, которая включает следующие этапы: анализ результатов оптимизационного расчета, внесение изменений в модель, принятие хозяйственного решения, внесение изменений в результаты расчета. Из схемы видно, что результаты оптимизационного расчета подвергаются эвристическому анализу с учетом неформализуемой информации. Эвристический анализ - это метод исследования, основанный на неформальных, интуитивных соображениях, возникающих на базе имеющегося опыта решения родственных задач. В зависимости от результатов этого анализа могут быть следующие варианты дальнейших действий: 1.
Если результаты расчета удовлетворяют предъявляемым к ним требованиям, то они и есть хозяйственное решение, которое подлежит утверждению. 2. Корректировка результатов проводится вручную с целью получения хозяйственного решения. 3. Осуществляется внесение изменений в модель и повторяется процесс автоматизированного расчета сначала. Такие итерации проводятся до получения хозяйственного решения. В результате этих действий исследователь будет удаляться от оптимального для данной задачи решения , а получающееся хозяйственное решение будет более рациональным, более приемлемым, чем результаты оптимизационного расчета. Эти действия являются постоптимизационными процедурами. В итерационном цикле выполняются следующие этапы постоптимизационной процедуры: анализ результатов оптимизационного расчета и внесение изменений в модель. В последний же раз, когда принимается хозяйственное решение, выполняются этапы анализа результатов оптимизационного расчета и принятия хозяйственного решения. В том случае, когда возможна доводка результатов расчета вручную, постоптимизационная процедура состоит из этапов анализа результатов оптимизационного расчета, внесения изменений в результаты расчета и принятия хозяйственного решения. Постоптимизационный анализ результатов оптимального расчета является только небольшой частью постоптимизационных процедур. Дальнейшее развитие методов моделирования приведет к тому, что математические модели будут все более адекватно отражать функционирование моделируемых экономических объектов и процессов, но, тем не менее, достигнуть полного совпадения практически невозможно.
Формирование экономико - математической модели оптимизации СИВО предприятия
В соответствии с методологическими аспектами, подробное описание которых дано в предыдущих главах, рассмотрим эргономическое обеспечение СИВО ВД. 1.1. Эргономическое обеспечение (ЭО) СИВО ВД состоит из следующих подсистем [108]: эргономического обеспечения формирования коллектива диспетчеров и поддержания их работоспособности; эргономического обеспечения разработки и эксплуатации технических средств, систем и пунктов управления ВД; эргономического обеспечения системы технического обслуживания и ремонта. 1.2. На этапе создания СИВО ВД система эргономического обеспечения реализуется на стадиях: технического задания, технических предложений, эскизного проекта, технического проекта, а также при всех видах испытаний СИВО ВД. На стадии технического задания определяется комплекс эргономических требований, подлежащих включению в техническое задание (ТЗ). На стадии технических предложений выявляются возможные варианты эргономических решений применительно к разрабатываемому образцу СИВО ВД и выполняется оценка этих вариантов с целью выбора наилучшего из них. На стадии эскизного проекта выполняется комплекс мероприятий по выявлению предварительных конструктивных решений применительно к выбранному варианту построения разрабатываемого образца СИВО ВД, дающих общее представление о степени соответствия характеристик образцов СИВО ВД предъявляемым к ним требованиям. На стадии технического проекта выполняется комплекс мероприятий по выявлению окончательных конструктивных решений применительно к выбранному варианту построения разрабатываемого образца СИВО ВД, дающих полное представление о степени соответствия характеристик образцов СИВО ВД предъявляемым к ним эргономическим требованиям. На этой стадии обосновывается распределение функциональных обязанностей между диспетчерами; выбор конструктивных элементов рабочих мест диспетчеров и их компоновки; структура и состав информационной модели; структура диспетчерской деятельности; обслуживаемость, ремонтопригодность и контролеспособность СИВО ВД, а также проект инструктивной документации. На стадии разработки и приемки макетов образцов СИВО ВД выполняется комплекс мероприятий, направленных на определение приемлемости представленных эргономических решений для последующих их реализаций в разрабатываемом образце.
На стадии испытаний (заводских, государственных, эксплуатационных) выполняется комплекс мероприятий, направленных на получение оценки полноты и правильности реализации эргономических требований и определения путей совершенствования образца. диспетчеров и поддержания их работоспособности представляет собой совокупность мероприятий по отбору, подготовке, контролю функционального состояния и качеству деятельности диспетчеров и поддержанию их работоспособности на необходимом уровне. Эргономическое обеспечение профотбора включает систему мероприятий, направленных на выявление лиц, которые по состоянию здоровья, индивидуальным способностям к обучению и профессиональной деятельности отвечают требованиям, предъявляемым к диспетчерам. ЭО профотбора включает отбор социальный, медицинский, образовательный, отбор по психофизическим и психологическим показателям по качеству профессиональной деятельности, ЭО профотбора проводится на стадиях: профориентации молодежи, отбора лиц для первоначального обучения в учебных заведениях ГА, отбора лиц в процессе обучения, отбора лиц для переучивания работе на новой технике, отбора лиц для выдвижения на инструкторскую иди руководящую работу. Контроль за функциональным состоянием и работоспособностью диспетчеров включает следующие основные мероприятия: ежегодное освидетельствование врачебно-летной экспертной комиссии для определения годности к продолжению профессиональной деятельности; межкомиссионное наблюдение, осуществляемое врачами отрядов (цеховыми врачами); предсменный контроль диспетчеров управления ВД; периодический контроль за функциональным состоянием диспетчеров в процессе тренировок и выполнения профессиональной деятельности. Поддержание высокого уровня работоспособности диспетчеров обеспечивается комплексом мероприятий, включающим: разработку рациональных режимов труда и отдыха; оздоровление условий труда и быта; обеспечение полноценного сбалансированного питания; развитие физической культуры; профилактику и лечение заболеваний; создание благоприятного социально-психологического климата в коллективе. 1.4.
ЭО эксплуатации и модернизации технических средств управления ВД предусматривает организацию и проведение работ по: учету и анализу ошибочных действий диспетчеров; совершенствованию методов (способов) использования технических средств управления ВД; анализу потоков информации и совершенствованию технологии работы диспетчеров; совершенствованию компоновки и размещения технических средств управления ВД; совершенствованию распределения функций между диспетчерами; совершенствованию организации и системы профессионального психологического отбора диспетчеров, их подготовки, распределения и тренировки; повышению уровня и стабильности работоспособности диспетчеров в процессе работы; рационализации режимов труда и отдыха; определению динамики психофизического состояния диспетчеров в процессе работы; обеспечению и поддержанию комфортных условий рабочей среды. 1.5. Эргономическое обеспечение системы технического обслуживания и ремонта направлено на поддержание высокого уровня надежности техники СИВО ВД при условии проведения: комплекса профилактических мероприятий по поддержанию исправности и работоспособности средств СИВО ВД; оценки технического состояния СИВО ВД, на основе которой осуществляется предупреждение отказов и неисправностей; восстановление работоспособности (устранение неисправностей и отказов) образцов СИВО ВД.
Адаптация алгоритмов и экономико - математической модели оптимизации СИВО
При определении значений коэффициентов ц І используется следующий подход. Считается, что расходы на создание и эксплуатацию системы УВД, включая эргономическое обеспечение, распределены по 10 статьям. Если положить все статьи расходов примерно равноценными, то на СЭО приходится около 0,1 стоимости ИВО ВД. Тогда на основании исследований влияния эргономических решений по различным группам ТХ на эргономичность системы, результаты которых приведены в данной работе, можно задать следующие значения которых приведены распределения средств на каждую группу ТХ: Распределение весовых коэффициентов р j по структурам, произведенное на основании решений, принятых для каждой структуры СЭО (таблица 3.3.8 приложение 4), приведено в таблице 3.3.10 (приложение 4). В этой же таблице приведены результаты расчетов для определения показателей С, к Значения показателей, вычисленные в соответствии с формулами (3.3.3), сведены в подматрицу М w (таблица 3.3.11, приложение 4).
В рассматриваемой задаче при нахождении оптимальной структуры СЭО нет необходимости в формировании подматрицы М ц т или М т ц . Это объясняется тем, что в задаче рассмотрено ограниченное множество всех возможных структур СЭО. В этом случае задачу выбора оптимальной структуры СЭО можно решить путем полного перебора структур в подматрице М w , или используя метод оптимизации с помощью диаграмм зависимостей показателей эффективности СЭО от принятых эргономических решений (структур). Рассмотрим реализацию предложенных выше выкладок на конкретном примере. Пусть необходимо решить задачу оптимального распределения ресурсов, т. е. выбрать такую структуру СЭО, которая бы обеспечивала заданное приращение пропускной способности А N к при условии, что годовой доход достигает максимального значения. Пусть при этом задан верхний предел А N к —17, определяемый из условия допустимой напряженности работы диспетчера, а нижний предел Д N к =14 задается в качестве целевого эффекта. Для решения такой задачи удобно рассматривать диаграммы зависимости показателей А N к и С, к от принятых решений в каждой к-й структуре. Такие диаграммы, построенные в соответствии с таблицей 3.3.11 (приложение 4), приведены на рисунках 3.3.3 и 3.3.4 (приложение 4) . Использую диаграмму А N k = f ( Q k ), можно определить множество структур, удовлетворяющих заданному для А N к неравенству. В предлагаемой задаче к ним относятся структуры Q ю ,... Q гз Структуре Q в соответствует максимальное значение показателя на диаграмме k = ( Q к )-Следовательно, структура Q о при заданных ограничениях является оптимальной. При этом автоматически определяется необходимое распределение средств на создание оптимального варианта СЭО,
Структуре Q із в таблице 3.3.8 (приложение 4) соответствует следующее распределение средств на создание СЭО: на совершенствование ТХ ДП первой группы необходимо вложить средства по обеспечению 65% учета эргономических требований, на совершенствование ТХ ДП второй группы - вложить средства по обеспечению 100% учета эргономических требований, а учет эргономических требований по остальным характеристикам остается на достигнутом уровне в существующей системе. При решении аналогичной задачи, но при заданных ограничениях по k (например, 0Д15 к 0,125) оптимальной будет являться структура Q is При реализации такой СЭО почти все средства необходимо вкладывать в совершенствование средств отображения информации ДП (см. структуру Q 19 в таблице 3.3.8). Аналогичным образом можно показать, что такой же подход можно использовать и при решении задачи минимизации ресурсов, когда оптимизация производится по заданному значению одного (основного) технико-экономического показателя (например, затратам) при ограничениях по другим показателям (например, по N к) В отличие от приведенного графического метода, можно также реализовать задачу оптимизации для исследуемой СЭО с помощью одного из аналитических методов. В качестве такого метода предлагается использовать метод доминирующих последовательностей [117, 34] для определения оптимального распределения ресурсов. Сущность этого метода применительно к данной задаче состоит в следующем. Пусть затраты на создание СЭО при k-м варианте структуры определяются соотношением Тогда решение задачи указанным методом сводится и итеративному процессу построения доминирующих векторов С с целью отыскания такого оптимального значения вектора эргономических решений на ц - м шаге, которое обеспечивает минимальные затраты со при выполнении ограничения (3.3.5).
Алгоритм построения такой доминирующей последовательности векторов сводится к следующему. соответствующий структуре Q3 б (см. таблицу 3.4.8 (приложение 4)), при которой эргатичность системы минимальна ( со зб соответствует значению затрат для реально существующей СЭО, т. е. затраты на совершенствование СЭО полагаем равными нулю). На первом шаге оптимизации рассматриваются структуры Q , в которых изменяется лишь одна компонента вектора решений в пределах возможных решений (для С і j возможны решения С і і И С і 2 , ДЛЯ С 2 j - С 2 1 и С 2 2 Для С з j и С 4 j возможно лишь одно решение С з з и С 4 з соответственно, для С 5 j и С б j - решения С 51 и С б і ). В примере к таким структурам относятся структуры из множества (см. таблицу 3.3.8 (приложение)). Для каждой из структур указанного множества определяется отношение приращения пропускной способности (за счет изменения эргономического решения для і-й группы ТХ ДП) к затратам на реализацию данной структуры СЭО ю в соответствии с выражением где N j. , N о - пропускные способности для k-го варианта структуры из множества (3.3.8) и исходной структуры Q з б соответственно. Среди полученных значений 5 выбирается максимальное, которому соответствует оптимальная в указанном смысле структура. Следовательно, для выбора оптимальной структуры QonT на первом шаге необходимо, чтобы для нее выполнялось условие
Похожие диссертации на Формирование оптимальной системы информационно-вычислительного обслуживания предприятия по критериям экономической эффективности
