Введение к работе
Актуальность. Одним из направлений развития промышленного производства в стране является образование крупномасштабных производственных систем в виде групп предприятий, концернов, конгломератов, альянсов, холдингов и т.п. Эти системы характеризуются комплексным (межотраслевым, межрегиональным) взаимодействием элементов, распределенных на значительных территориях, требующих для своего развития существенных затрат ресурсов и времени. Преимущества их заключаются в повышении эффективности производства, росте научно-технического потенциала предприятий, возможности более совершенной организации диверсификации и инновационной деятельности, снижении контроля со стороны аппарата управления, обеспечении координации и кооперации и ряда других.
Определяющим свойством таких систем становится интегративность – наличие в рамках единой системы большого количества связанных неоднородных и зачастую противоречивых элементов. В их состав входят промышленные предприятия, как связанные единой технологической цепочкой (профильные) – первый этап создания этих систем, так и не связанные (непрофильные), как правило, приобретенные позднее, а также различные финансовые и социальные (коммерческие и некоммерческие) структуры. Стоимость непрофильных предприятий (или прибыль, получаемая от их функционирования) сравнима, а иногда и превышает эти показатели от профильных. Эти системы характеризуются синергетическим эффектом, т.е. интегральные свойства системы не являются суммой свойств составляющих ее элементов.
Основные свойства интегративных крупномасштабных производственных систем (ИКПС) приводят к резкому усложнению входной информации, поскольку управленческие решения по развитию, планированию, совершенствованию должны учитывать значительное количество зачастую в явном виде не определенных факторов, характеризующие окружающую среду, саму систему и ее составные части. Управляющие структуры вынуждены действовать в условиях разнообразия (учитывать собственное поведение каждой из подсистем, отличное от других и системы в целом) и резкого возрастания неопределенности, поэтому необходимо говорить о новых подходах к принятию управленческих решений для каждой отдельной или нескольких задач, а также для ИКПС в целом, не нарушая целостности системы. Решают эту проблему применением интеллектуальных систем поддержки принятия решений (СППР), обработка информации в которых основана на методах системного анализа разнородных, разноплановых данных значительного объема, что приводит к невозможности прямого приложения известных методов и способов.
Теория и практика анализа производственных систем и обработки информации при принятии решений при управлении ими нашла отражение в работах Р.Акоффа, И.Ансоффа, Н.Архиповой, Р.Блейка, В.Виттиха, Н.Дилигенского, Р.Доусона, П.Драккера, Д.Мерсера, Б.Мильнера, Г.Саати, Р.Уотермана, Дж.Форрестера и многих других авторов. В них разработана классификация систем, проведен анализ существующей практики принятия решений и способы их реализации по созданию, проектированию и совершенствованию. Разработаны аксиомы и парадигмы теории поддержки принятия решений в проблемных ситуациях на основе основополагающих принципов социологии и психологии; сформулирован ряд специальных форм прикладных задач в канонической форме и методов обработки информации.
Однако ограничение использования существующих теоретических положений приводит к необходимости решения крупной научной проблемы, имеющей важное хозяйственное значение – создании систем поддержки принятия решений при управлении ИКПС, требующей разработки специального математического обеспечения обработки информации, основанного на адаптации существующих технологий к проблемным ситуациям, возникающим при функционировании и планировании развития ИКПС.
Предметом исследования является математическое обеспечение для обработки информации в системах поддержки принятия решений ИКПС для совершенствования управления, информационных систем, комплекса программ развития и формирования стратегии управления.
Цель работы состоит в разработке математического обеспечения для обработки информации в системах поддержки принятия решений при управлении ИКПС. При этом требуется решить следующие задачи:
-
провести анализ производственных систем и принципов управления ими, определить особенности ИКПС;
-
провести анализ технологий управления ИКПС;
-
провести анализ существующих методов обработки информации в системах поддержки принятия решений при управлении и их математического обеспечения;
-
определить основные направления применения технологий поддержки принятия решений при управлении ИКПС;
-
разработать порядок поведения системного анализа управления ИКПС для систем поддержки принятия решений;
-
провести анализ методов и моделей, используемых для обработки информации при поддержке принятия решений по управлению ИКПС;
-
разработать методики обработки информации для поддержки принятия решений по совершенствованию управления ИКПС;
-
разработать методики обработки информации для поддержки принятия решений по формированию стратегии управления ИКПС;
-
апробировать созданный математический аппарат.
Исследования базировались на использовании методов системного анализа, теории вероятностей, корпоративной стратегии, математической статистики, факторного анализа, сетевых моделей, булевой алгебры, графов, множеств.
Научная новизна.
-
Методика обработки информации при ранжировании структур управления, программ развития и информационных систем, использующая анализ информационно-целевого графа, отличающаяся от известных принципами его построения, системой показателей и созданной на их основе целевой функцией для формирования иерархии. Это дает возможность осуществлять поддержку принятия решений на основе выявления наиболее (наименее) предпочтительных для модификации управляющих структур (т.е. тех, совершенствование которых принесет наибольший или наименьший эффект), программ развития, выполнение которых наиболее целесообразно с учетом временных и стоимостных характеристик, а также строить информационные системы с учетом изменяющихся задач системы управления.
-
Методика обработки информации при оценке эффективности структур управления, программ развития и информационных систем по выполняемым ими функциям (решаемым задачам) способом выявления дублирования задач, основывающаяся на принципе попарных межкомпонентных связей, отличающаяся от известных тем, что применен математический аппарат, ранее использовавшегося в области обработки цифровых сигналов, который адаптирован для решения поставленной задачи – поддержке принятия решений на основе анализа сложной разноплановой системы управления по разработанному набору показателей: полнота выполнения функций; отсутствие дублирования и нелегитимных функций; количество ступеней управления при полном выполнении функций или отработки информации; функциональная взаимосвязь структурных элементов, входящих в вышестоящую структуру и замкнутость информационных потоков (управляемость подчиненными структурами).
-
Классификатор информационных ситуаций, возникающих при планировании в ИКПС, отличающийся от известных тем, что технология обработки информации для поддержки принятия решения выбирается с учетом неопределенности состояния ИКПС и окружающей среды, что позволяет путем моделирования процессов обработки информации адаптировать известные технологии к конкретным проблемным ситуациям.
-
Методика обработки информации для оценки достоверности прогноза развития в системе поддержки принятия решений, отличающаяся от известных тем, что модифицирован известный математический аппарат, обычно используемый при статистическом анализе, для пошагового (с учетом времени поступления в систему новых данных) вычисления достоверности распознавания ситуации, что позволяет определить требуемые объем и качество входной информации.
-
Система методик анализа эффективности применения в системе поддержки принятия решения различных способов обработки и методов комплексирования информации, отличающаяся от известных тем, что использованы разработанные имитационные модели, позволяющие выбрать наиболее рациональный способ обработки и метод комплексирования информации в зависимости от объема входных данных, сложности и разветвленности системы управления на уровне как отдельного предприятия, так и ИКПС в целом.
Практическая ценность. Разработанное специальное математическое обеспечение для обработки информации в СППР позволяет принимать обоснованные решения при функционировании, совершенствовании и формировании стратегии управления ИКПС.
Основные результаты исследований были внедрены в группе предприятий «ВБМ-МТЛ» при принятии решений по проектированию и совершенствованию системы управления, программ развития, формирования ИнТ-политики и стратегического планирования; рекомендованы Министерством промышленности и энергетики Самарской области для использования промышленными и энергетическими предприятиями региона; использованы войсковой частью 45807 (г.Москва) для создания специальных автоматизированных систем военного назначения; Управлением охраны труда департамента труда Министерства здравоохранения и социального развития Самарской области для разработки проекта Концепции развития сферы охраны труда области на период 2011-2015 гг. и холдинговой компанией ООО «Голден Групп Холдинг» (г.Самара) при совершенствовании управленческого аппарата и для целей стратегического и тактического планирования.
Основные положения, выносимые на защиту.
-
Методика обработки информации при ранжировании структур управления, программ развития и информационных систем, позволяющая осуществлять поддержку принятия решений на основе выявления наиболее (наименее) предпочтительных для модификации управляющих структур, программ развития, выполнение которых наиболее целесообразно с учетом временных и стоимостных характеристик, а также строить информационные системы с учетом изменяющихся задач системы управления.
-
Методика обработки информации при оценке эффективности структур управления, программ развития и информационных систем по выполняемым ими функциям (решаемым задачам) способом выявления дублирования задач, позволяющая осуществлять поддержку принятия решений на основе анализа сложной разноплановой системы управления по разработанному набору показателей: полнота выполнения функций; отсутствие их дублирования и нелегитимных функций; количество ступеней управления или отработки информации при полном выполнении функций; функциональная взаимосвязь структурных элементов, входящих в вышестоящую структуру и замкнутость информационных потоков (управляемость подчиненными структурами).
-
Классификатор информационных ситуаций, возникающих при планировании в ИКПС, позволяющий адаптировать известные технологии обработки информации для поддержки принятия решения к конкретным проблемным ситуациям с учетом неопределенности состояния ИКПС и окружающей среды.
-
Методика обработки информации для оценки достоверности прогноза развития в системе поддержки принятия решений, позволяющая определить требуемый объем и качество входной информации.
-
Система методик анализа эффективности применения в системе поддержки принятия решения различных способов обработки и методов комплексирования информации, позволяющая выбрать наиболее рациональный способ обработки и метод комплексирования информации в зависимости от объема входных данных, сложности и разветвленности системы управления на уровне как отдельного предприятия, так и ИКПС в целом.
Публикации. Основные положения диссертации изложены в 44 печатных работах, в том числе 4 монографиях и 13 в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, внесенных в Перечень журналов и изданий, утвержденных Высшей аттестационной комиссией.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и двух приложений. Общий объем работы – 315 странниц, включая 84 рисунка, 31 таблицу и библиографический список из 317 наименований.
