Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Структурные модели и их роль в системном анализе и управлении 8
1.1. Место структурного моделирования в моделировании систем' и его характерные черты "... 8
1.2. Типология и проблемы формирования структурных моделей межотраслевого управления 15
1.3. Формализация процедур структурного моделирования 32
Глава 2. Математическое и программное обеспечение диалоговой системы структурного" моделирования 55
2.1. Основные принципы построения СТРУМ 55
2.2. Интерактивный синтез транзитивных структурных моделей 59
2.3. Анализ и отображение структурных моделей 85
2.4. Программное обеспечение СТРУМ 97
Глава 3. Структурное моделирование в проектировании систем управления межотраслевыми региональными комплексами (МРК) П2
3.1. Системно-целевой подход к формированию систем управления и особенности МРК как объекта управления 112
3.2. Моделирование структуры межотраслевых проблем регионального развития 123
3.3. Целевая и конфликтная структуры Формирования и развития Канско-Ачинского топливно-энергетического комплекса 133
3.4. Моделирование проблемной и целевой структур при проектировании системы управления Западно-Сибирским нефтегазовым комплексом 14-8
Заключение 170
Литература 172
- Место структурного моделирования в моделировании систем' и его характерные черты
- Типология и проблемы формирования структурных моделей межотраслевого управления
- Основные принципы построения СТРУМ
- Системно-целевой подход к формированию систем управления и особенности МРК как объекта управления
Место структурного моделирования в моделировании систем' и его характерные черты
В системном анализе и управлении системами различного рода структурные модели (СМ) играют важную роль. Под структурой обычно понимается совокупность устойчивых связей объекта, обеспечивающих его целостность и тождественность самому себе, т.е. сохранение основных свойств при различных внешних и внутренних изменениях. В этом смысле структура присуща любым математическим и вербальным моделям: все они состоят из некоторых составляющих с указанием имеющихся между ними взаимодействий.
Процесс структурного моделирования обычно состоит из следующих этапов: 1) выделение основных элементов объекта моделирования; 2) выбор видов отношений, на базе которых желательно изучение обьекта; 3) построение структурных моделей, которые можно получить, используя различные отношения и подмножества выделенных элементов; 4) исследование полученных структур и их взаимных связей, коррекция исходных представлений об объекте.
Здесь под отношениями понимается обычно достаточно общий случай взаимосвязей элементов изучаемого объекта с предположением допустимости наличия не только попарных качественных связей, но и связей между подмножествами элементов, не расчленимых на межэлементные составляющие. Кроме того, отношения могут характеризоваться направлением и рядом количественных оценок (интенсивностью, временем действия и т.п.).
Соответствующий аналитический инструментарий в этом случае представляет собой аппарат /г-арных отношений. (Отметим, что в дальнейшем понятие структурной модели будет сужено. Соответствующие определения даны в приложении I).
Рассмотрим теперь место СМ в Нормировании других типов моделей. Дж. Зюррестер в работе [78] отмечает, что "без структуры, которая дает взаимозависимость Пактов и наблюдений, трудно использовать прошлое для понимания будущего". Это замечание носит весьма общий характер, но, относясь в целом к динамическому моделированию адресует внимание исследователя к структурному аспекту разработки соответствующих моделей. Необходимость максимально точной структурной информации при разработке моделей сложных систем достаточно очевидна и проявляется во всех таких задачах.
Приведем следующую последовательность шагов итеративного процесса, характерного для большинства задач моделирования (на базе работы [108]): 1) установление целей моделирования; 2) выбор типа исходных моделей; 3) выделение компонентов системы и отношений между ними, а также определение границ системы; 4) синтез (Нормирование) структуры модели; 5) оценка и ввод данных в модель; 6) сравнение результатов моделирования с предсказываемыми; 7) проверка соответствия модели точному воспроизведению по ведения в прошлом; 8) использование модели в соответствии с установленной целью; 9) оценка модели относительно ее связи с окружением и обсуждение результатов;
Фаза структурного моделирования обычно представляет собой шаги 3 и 4. Повторимся: девять указанных шагов являются шагами итеративного процесса моделирования, и возврат может осуществляться к любому из них, в том числе, и к шагам 3 и 4.
Как видим, данная схема включает описанную выше схему структурного моделирования как частный случай и в то же время как этап. Отсюда двойственный характер структурного моделирования: с одной стороны, структурное моделирование является одним из методов моделирования систем со всеми присущими ему характеристиками и используемым достаточно автономно, а с другой - представляет собой существенный этап любого метода моделирования.
Отметим также следующее обстоятельство. Системный анализ, организационное управление обычно имеют дело с проблемами, природа которых может выявиться только при рассмотрении широкого класса различных причинно-следственных отношений - экономического, политического, социологического, психологического, технического характера. Это побуждает говорить о полиструктурности систем. Эта концепция предполагает, что исследователь должен стремиться строить не единственную структурную модель системы, возможно допуская ее небольшие модификации, а несколько структурных моделей, отражающих различные аспекты функционирования системы. Эти модели не альтернативны и ни одна из них не подлежит выбору как лучшая структура - все они присущи системе и подлежат анализу.
Типология и проблемы формирования структурных моделей межотраслевого управления
В повышении научной обоснованности организационных решений межорганизационного и межотраслевого характера важную роль играют различные структурные модели - деревья целей, проблем, сетевые модели, органиграммы и др. Специфика межорганизационного управления требует, чтобы процесс построения СМ учитывал некоторые характерные для межотраслевого управления черты.
Прежде всего, это значительное число участвующих в процессе управления организаций; связанная с этим сложная система интересов и целей; наличие большого числа межорганизационных конФликтов; комплексный характер проблем, обычно стоящих перед межотраслевыми комплексами и др.
В данном разделе будет дан вариант типологии управленческих СМ и рассмотрены ограничения, которыми обладают известные методы их формирования.
Естественные способы типологии вытекают из введенного понятия СМ как пары "элементы - отношение" и состоят в выделении двух признаков - типа элементов и типа отношений (связей). Отметим, что при этом мы будем придерживаться, в основном, рамок стадии "структуризации" (см. гл.З) процесса проектирования систем межотраслевого управления [45].
Основные типы элементов Логика системного подхода требует первоначального выявления проблем развития исследуемого обьекта, установления их взаимных связей и затем построения на этой основе системы целей. Это касается, естественно, и объектов межотраслевого управления, для которых характерны сложные взаимосвязи между целевыми структурами, отражающими интересы организаций различной ведомственной подчиненности [36].
Для межотраслевого управления актуальным является анализ межорганизационных конфликтов как методического инструмента выявления проблем управления. В процессе достижения целей развития межотраслевого комплекса организации вступают между собой в организационные, технологические или экономические отношения. Выявление конфликтов, проявляющихся в отношениях хозяйственно обособленных организаций в процессе их практического взаимодействия, может явиться индикатором недостаточного согласования их экономических интересов, а во многих случаях указывать и на необходимость организационных перестроек [16].
Одним из важных факторов, учитываемых при формировании системы управления, является производственная (технологическая) структура объекта управления. Анализ производственной (технологической) структуры тем более важен, что в условиях межотраслевого комплекса необходимо координировать развитие и внедрение технологий на разноведомственных предприятиях.
Полиструктурность и обычно многоцелевой характер межотраслевого комплекса определяют сложный многоуровненвый характер управления, вклрзчая отраслевой, территориальный и программно-целевой аспекты. При этом важную роль играет четкое отслеживание развертывания программ развития во времени. Широко используемым инструментом при этом являются сетевые модели, отражающие временные взаимосвязи программных мероприятий.
Большое значение при проектировании оргструктур управления играет также анализ процесса принятия решений. В случае межотраслевого управления большое число задействованных в процессе организаций, необходимость координации их деятельности налагают дополнительную сложность на взаимосвязи элементов и этапов процесса принятия решений.
Проведенное рассмотрение позволяет, таким образом, выделить основные, на наш взгляд, в рассматриваемом контексте структурные элементы систем межотраслевого управления. Это организации (выступающие обычно при этом как звенья оргструктуры), проблемы управления, цели управления, межорганизационные конфликты, программные мероприятия, этапы принятия решений, а также стадии технологического процесса (технологии).
Основные классы отношений Рассматривая отношения (имеются в виду варианты их вербального выражения), мы будем выделять достаточно общие их группы и поэтому здесь имеет смысл говорить не о типах, а о классах отношений. Такое выделение может использоваться не только в управленческих задачах, а носит более общий характер.
В основу классификации кладется потенциальная возможность использования отношений в определенных типовых структурах или ситуациях. Такой критерий имеет следствием то, что выделяемые классы, вообще говоря, пересекаются. Будут также отмечаться транзитивные отношения, процесс синтеза которых, как будет показано ниже,подвергается оптимизации.
Основные принципы построения СТРУМ
Выше были изложены основные предпосылки построения диалоговой системы структурного моделирования. Здесь будут рассмотрены основные задачи, решаемые системой, и принципы, полоненные в основу проектирования ее математического обеспечения.
Основными задачами, решаемыми системой, являются: 1) поддержка процесса синтеза СМ; 2) обеспечение быстрого автоматического анализа и коррекции СМ; 3) реализация средств быстрого отображения СМ для визуального анализа ее экспертной группой. Процесс построения и анализа СМ с помощью ЭВМ монно изобразить в виде схемы на рис. 2.1. Роль экспертной группы при этом сводится к следующему: 1) генерирование элементов и выбор отношений структуризации; 2) участ/ие в Формировании СМ в памяти ЭВМ; 3)содержательный анализ и коррекция полученной СМ.
Отметим, что в процессе работы эксперты имеют дело не со строгими математическими конструкциями, а с вербальными представлениями элементов и отношений и с удобными для визуального анализа формами отображения СМ.
Метод попарных сравнений (МПС), выбранный в качестве основного метода синтеза СМ, определяет Норму диалога экспертная группа - ЭВМ. Система задает группе вопрос типа, "находится ли элемент А в отношении R с элементом В " (1-й тип) или типа "укажите направление отношения R между элементами А и В" (2-й тип).
После обсуждения группа дает ответ. Для вопросов 1-го типа это ответ "да" или "нет", а на вопрос 2-го типа один из четырех ответов - "связь от А к В", "связь от В к А", "двусторонняя связь", "нет связи".
При этом предполагается, что обсуждение всегда приводит к единому ответу, который через клавиатуру дисплея вводится в ЭВМ. СТРУМ задает группе новый вопрос и т.д.
Сразу отметим, что использование вопросов 2-го типа обычно предпочтительнее - ответы на них информативнее - и ниже под вопросом к экспертам будет всегда пониматься вопрос этого типа. (Специфические ситуации, когда желательно использование обоих типов вопросов обсуждались нами ранее в работе [19]).
Детальная проработка взаимосвязей элементов при их попарных сравнениях ведет к тому, что число ВОПРОСОВ для СМ из Yt элементов составляет — и я-О , т.е. при увеличении У1 растет достаточно быстро. В общем случае такого количества вопросов не избежать. Однако, имеются возможности для его уменьшения.
Выше отмечалось, что такие распрстраненные отношения как отношения влияния, предшествования, поддержки и др. являются транзитивными. Свойство транзитивности отношения позволяет существенно сократить число вопросов, которые необходимо задать для его восстановления. Основной идеей, используемой здесь, является следующая. Если известно, что L&j и jR-k , то МОЇШО не спрашивать о том, выполняется ли 1%-к : это справедливо в силу транзитивности к. и информация об этом (а такке о некоторых следствиях) должна автоматически заноситься в ЭВМ.
Основными причинами ориентации на транзитивные структурные модели с одним отношением (тоанзитивные граФы) являются:
- широкая распространенность транзитивных 1-структурных моделей в практических задачах исследования социально-экономических систем. В качестве примера можно привести целевые структуры и графы сетевых моделей;
- процесс синтеза таких моделей подвергается оптимизации, что позволяет сократить число обращений к экспертной группе;
- процедуры синтеза транзитивных структурных моделей в ряде случаев можно использовать и для восстановления нетранзитивного отношения. При этом строится "транзитивный аналог" исходного отношения и формируется соответствующая СМ, после чего она подвергается коррекции.
Под отмеченной возможностью оптимизации процесса структуризации понимается такое построение процедуры опроса экспертов, что общее число вопросов со стороны диалоговой системы к экспертной группе было бы минимальным. Границы оптимизации определяются полнотой учета транзитивных следствий экспертов о наличии или отсутствии связей.
В последующих разделах эти вопросы будут подробно рассмотрены. Роль ЭВМ при построении СМ описываемым методом заключается, в основном, в следующем: І) в памяти ЭВМ находится вся информация об элементах, контекстном отношении и связях (матрицы смежности), причем эксперты - 59 -могут дать директиву по ее коррекции; 2) ЭВМ выбирает элементы, относительно связи которых следует задать вопрос экспертной группе; 3) в памяти ЭВМ запоминается ответ экспертов и с помощью специальных алгоритмов определяются межэлементные связи, наличие или отсутствие которых вытекает из логики транзитивности; 4) ЭВМ по директиве экспертов мохет проводить комплексный структурный анализ СМ или любого ее фрагмента - выявлять иерархические уровни, циклы и т.п.; 5) ЭВМ может сформировать новые СМ на основе ухе имеющихся в ее памяти; 6) ЭВМ строит СМ в виде таблицы или грайа в хорошо читаемой форме на экране дисплея или на бумаге.
Системно-целевой подход к формированию систем управления и особенности МРК как объекта управления
Усложняющаяся структура и пост масштабов экономики СССР привели к активному развитию системных принципов проектирования организационных структур управления (ОСУ) социально-экономическими объектами [45,47]. В рамках этого подхода, названного системно-целевым, по-новому рассматривается содержание и процедура построения аппарата управления. В качестве основных моментов Нормирования ОСУ мояно выделить следующие [47]: - Формулирование конечных целей деятельности как основы построения ОСУ; - системное рассмотрение ОСУ, состоящее в определении дифференцированном и взаимосвязанной совокупности действий, необходимых для достижения каждой крупной конечной цели. Сюда такяе входит выделение части действий, выполняемых внутри и вне организации (границ организации), выделения основных переменных (целей, технологий, характеристик среды, поведения и до.) и анализ отношений между ними; - вариантно-типологическая систематизация принципиальных характеристик ОСУ; - многофакторная оценка требований к системе управления со стороны объекта управления; - проработка организационного механизма функционирования системы управления.
Проектирование ОСУ обычно представляется в виде трехстадий-ного процесса с обратными связями:
1) формирование общей структурной схемы и ее главных характеристик (стадия композиции);
2) разработка состава подразделений и основных связей между ними (стадия структуризации);
3) разработка количественных характеристик аппарата управления, установление порядка его деятельности (стадия регламентации ).
В данной работе, говоря о проетировании ОСУ, мы будем иметь в виду, главным образом, стадию композиции (рис. 3.1) и, частично, структуризации (рис. 3.2), считая их этапом эскизного проектирования.
Суть целевой ориентации ОСУ состоит в том, что каждому организационно обособленному звену и уровню системы управления устанавливаются самостоятельные задачи, упорядоченная совокупность которых полностью реализует систему целей организации.
Методическим инструментом оформления такого упорядочения являются целевые структуры (ЦС), рассмотренные в В дополнение к уже отмеченным особенностям декомпозиционного метода их построения добавим, что в качестве признаков декомпозиции мокет применяться предметная или технологическая специализация ппоцессов их достижения, пространственная или временная характеристика получения результатов и др. При этом однозначно поставить в соответствие каждому элементу ЦС организационный элемент не всегда возможно (см. [24], с.59), однако в ряде случаев можно добиться
Организационные схемы подсистем аппарата управления этого, если такое соответствие соблюдать при декомпозиции ([45], с.105).
Целевые структуры з виде дерева обычно соответствуют порядку отношений управления, возникающих в линейных и отчасти в линей-но-гоункциональных структурах, также имеющих вид дерева. Однако, сложные организационные системы межотраслевого характера, которым в данной работе уделяется особое внимание, характеризуются более сложными взаимодействиями элементов, существенное влияние на которые оказывает наличие собственных целей подсистем и элементов (см. 1.2) и принципиальная необходимость горизонтальной координации в ОСУ [44,47].
Рассмотрим теперь некоторые характеристики межотраслевых региональных комплексов, связанные с проблемами целевого управления ими.
Сама проблема управления МРК возникла из необходимости решения комплексных задач, связанных с реализацией крупномасштабных региональных проектов [46]. Для совершенствования управления ими, как отмечается в литературе, важно учитывать объективную необходимость повышения уровня интеграции, развития коопериоо-ванных связей региональных звеньев, нормирование межотраслевых региональных комплексов как единых территориально-хозяйственных систем. Вследствие этого формирование МРК тоебует преодоления ведомственной разобщенности, региональной централизации отраслевых предприятий в интраструктурном, научно-техническом, социальном и в ряде случаев в технологическом отношении в единые многоотраслевые производственно-хозяйственные комплексы. Содеожание мер по такой централизации представляет собой важнейшую часть проектирования ОСУ МРК.
МРК представляет собой полиструктурный объект, подсистемы которого образуют организационно-производственный, хозяйственно-экономический, социально-расселенческий и приэодно-экологи-ческий структурные слои [36]. Поэтому полная целевая структура программы развития МРК должна отражать все перчисленные структуры МРК.
При этом региональные программы обычно рассматриваются как многоцелевые, хотя имеются и примеры одноцелевого подхода (см., например, [35]). Естественно МРК создается прежде всего для удовлетворения народнохозяйственных (общесоюзных) нужд в каком-либо одном или нескольких продуктах и представляет собой специфическое средство - территориально организованную систему, создаваемую для эффективного достижения этой цели.
Похожие диссертации на Разработка и применение диалоговой системы структурного моделирования в задачах управления (на примере межотраслевых региональных комплексов)
