Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Анализ методов и моделей управления социально-экономическими системами и задачи исследования 20
1.1 Общая характеристика работы 21
1.1.1шХарактеристика уровня значимости и типа исследования 21
1.1.2шХарактеристика предметной области исследования 24
1.2 Производственная организация и теоретические основы управления 28
1.2.1 Эволюция производственной организации и ее социально-экономическая модель 28
1.2.2 Теоретические основы управления СЭС 33
1.2.3шИерархическая схема задач интерактивного управления как структура методологии диссертационного исследования 36
1.3 Анализ концепций управления СЭС 42
1.3.1 Императив качества продукта как доминирующий принцип управления СЭС 42
1.3.2 Модель жизненного цикла продукта и его информационная поддержка 45
1.3.3 Модель управления проектами 48
1.4 Анализ теории личного потребления как семантической основы традиционной методологии управления качеством 57
1.5 Перспективные известные разработки как предпосылки новых моделей СЭС и процессов управления. 62
1.5.1шКонцепция субъективной реальности и информационной инвариантности 62
1.5.2 Технология многоаспектного потребления 66
1.5.3 Бинарные структуры как компоненты модели системы управления СЭС 69
1.6 Цель и задачи исследования . 72
Выводы по главе 1 74
Глава 2 Формирование абстрактных и семантических основ управления социально-экономической системой . 75
2.1 Структура и взаимосвязь компонентов методологии управления СЭС 75
2.1.1 Общесистемные взаимосвязи абстрактных и содержательных аспектов моделирования объектов управления
2.1.2 Критерии выбора системного подхода и теории множеств как формальной основы моделей СЭС 80
2.1.3шСпецифические принципы и структура методологии управления СЭС 87
2.2 Теоретико-множественная интерпретация много уровневого адаптивного управления 91
2.2.1 Схема адаптивного управления сложным объектом и характер параметрической адаптации 91
2.2.2 Адаптация структуры модели объекта управления и его границ 95
2.2.3 Адаптация цели объекта управления 99
2.3 Идентификация инвариантных аспектов СЭС 102
2.3.1 Иерархическая модель целеполагания 102
2.3.2шИдентификация целей СЭС в пространстве параметров 107
2.3.3шСовокупность требований к состоянию потребителя 111 как инвариант СЭС
4 2.4 Разработка парадигмы производства-потребления как семантической основы моделей управления СЭС
2.4.1 Система первичных понятий и высказываний 117
2.4.2 Содержательная и формальная трактовки базовых категорий парадигмы производства-потребления 120
2.4.3 Выбор отношения предпочтения и определение функции предпочтения 123
Выводы по главе 2 128
Глава 3 Разработка формализованных схем СЭС и процессов управления в базисе парадигмы производства-потребления 130
3.1 Формализованные процедуры «производства качества» 130
3.1.1 Цикл «производства качества» 130
3.1.2 Научно-инновационная стадия «производства качества».. 135
3.2 Формализованные схемы СЭС как открытой системы 138
3.2.1 Концептуальна модель СЭС в пространстве состояний. 138
3.2.2 Формализованные схемы изолированных и открытых социально-экономических систем 141
3.2.3 Формализованная схема парадигмы производства-потребления дифференцированного продукта 146
3.3 1Разработка формализованных схем продукта СЭС. 149
3.3.1 Алгоритм формирования совокупности ТСП и комплектование базовых элементов формализованных схем 149
3.3.2 Цепочечная однокритериальная схема дифференцированного продукта 154
3.3.3 Бикритериальная схема дифференцированного продукта 157
3.3.4 Формализованная схема взаимосвязей продуктов-заменителей 160
3.4шТрендовые модели концептуального управления мульти-проектными СЭС 162 3.4.1 Особенности управления СЭС с мультипроектным характером функционирования 162 3.4.21Трендовая S-образная модель и механизм управления фазами мультипроектных программ 167
3.5 Формализованные схемы инновационной деятельности СЭС 171
Выводы по главе 3 178
Глава 4 Математические модели управления социально-экономическими системами при проектировании и развитии инновационного продукта 180
4.1 Математические модели СЭС и процессов управления 180
4.1.1 Модели СЭС как бинарной системы 180
4.1.2 Модели эвристического управления СЭС 183
4.1.3 Модель интерактивного управления 186
4.2 Идентификация модели интерактивного управления СЭС 189
4.2.1 Идентификация модели интерактивного управления СЭС в пространстве состояний . 189
4.2.2 Идентификация модели интерактивного управления СЭС в пространстве параметров 195
4.3 Математические модели продукта СЭС 199
4.3.1Выбор вида и структуры модели 199
4.3.2 Разбиение дуг графовой модели 203
4.3.3 Разбиение вершин орграфа с потоками 206
4.41Математические модели задач поиска управленческих ре-
4.4.1 Модель задачи поиска максимального потока стока при фиксированной мощности истока 212
4.4.2 Модель задачи минимизации потока до заданного порога к критической внешней вершине при нулевом потоке ко второй внешней вершине... 215
4.4.3 Модель задачи поиска потоков стока в нескольких критических вершинах при фиксированной мощности истока 218
4.5шМодель управления СЭС с групповыми технологическими процессами 221
4.5.1 Выбор структуры модели как системы массового об служивания 221
4.5.2сМодель механизма формирования групп 225
Выводы по главе 4 231
Глава 5 Факторы и технологии практического применения моделей интерактивного управления СЭС 233
5.1 Область и условия применения моделей интерактивного
управления СЭС 233 5.2сАнализ погрешности и коррекция оптимальных решений, рассчитанных на основе конечных орграфов 238
5.2.11Виды погрешностей и источники противоречивости модели 238
5.2.2пКритерии непротиворечивости орграфа и условия её достижения 243
5.2.31Расчет и коррекция оптимальных совокупностей
ТСП услуги связи на основе конечного орграфа. 246 5.3 Расчет множества вариантов наборов ТСП методом порядковых диаграмм и анализ влияния погрешностей исходных данных 252 5.3.1 Метод порядковых диаграмм 252
5.3.2 Расчет множества профилей услуги связи методом порядковых диаграмм 258
5.3.3 Влияние ограничения множества наборов ТСП и погрешности определения исходных данных на результаты расчетов 265
5.4 Формализованный мониторинг качества продукта 268
Выводы по главе 5
271 Глава Интерактивные технологии управления СЭС в практических приложениях 273
6.1. Задачи и средства автоматизации поиска оптимальных управленческих решений при проектировании иннова ционного продукта 273
6.2 Автоматизация поиска оптимального решения 277
6.31Автоматизация расчета и анализа вариантов дифференци рованного продукта 283
6.3.11Разработка специализированной информационной
системы «Концепт Дизайн» 283 6.3.2 Расчет и анализ вариантов профилей услуг связи 286 6.3.31Расчет и анализ вариантов наборов ТСП для услуги мобильного Интернета 289
6.4сИтерактивное управление системой целевой подготовки и переподготовки специалистов 292
6.4.1 Концепции целевой подготовки и переподготовки специалистов 292
6.4.2 Идентификация модели ЦППС. 295
6.4.31Результаты моделирования и интерактивного управления целевыми образовательными программами 304
6.4.41Расчет спектра профилей целевой подготовки специалистов 311
6.5 Расчет долей рынка производителей аппаратов мобильной
связи . 314
Выводы по главе 6 . 318
Заключение 320
Список сокращений и условных обозначений 326
Список литературы
- Эволюция производственной организации и ее социально-экономическая модель
- Критерии выбора системного подхода и теории множеств как формальной основы моделей СЭС
- Формализованная схема парадигмы производства-потребления дифференцированного продукта
- Идентификация модели интерактивного управления СЭС в пространстве состояний
Введение к работе
Актуальность исследования. Ключевыми в конкурентной борьбе видами деятельности социально-экономических систем (СЭС) – хозяйствующих субъектов общественного производства, становятся разработка новой и модернизация (развитие) выпускаемой продукции и услуг (общественно-полезных продуктов деятельности – далее «продуктов») на основе соответствующих им радикальных и инкрементальных инноваций. К известным методам и средствам управления продуктовой инновационной деятельностью относятся: управление качеством, управление на основе моделей активных систем, управление проектами, управление на основе моделей жизненных циклов (ЖЦ), концептуальное проектирование и адаптивное управление системами. Однако в указанных подходах формализованные методы управления, обеспечивающие целенаправленное достижение поставленной цели, развиты для некоторых стадий ЖЦ (для стадии «внутреннего» - конструкторско-технологического проектирования, стадии производства). Объективная сложность и слабоструктурированный характер процессов управления на более ранней стадии - стадии «внешнего» (концептуального) проектирования инновационного продукта затрудняют разработку для нее эффективных формализованных подходов. В то же время ошибки, которые возможны при используемом эвристическом (интуитивном) поиске управленческих решений, имеют негативные последствия в виде производства не востребованных потребителями продуктов, сокращения объемов производства и количества рабочих мест. Стоимость этих последствий тем больше, чем раньше стадия ЖЦ продукта, на которой допущены ошибки.
В связи с этим возникает необходимость разработки подходов к управлению СЭС на стадии внешнего проектирования продукта, сочетающих принятие управленческих решений на основе методов менеджмента (решений ЛПР) с формализованными методами и средствами поиска оптимального (или рационального) управления. Важность такой работы состоит в том, что результаты внешнего проектирования определяют потребительскую ценность (качество) инновационного продукта и служат основой дальнейшей разработки технического задания на его внутреннее проектирование. Объекты и процессы управления при проектировании продукта имеют сугубо информационный характер и имеют место быть в виртуальной вычислительной среде, наиболее эффективно формируемой информационными компьютерными технологиями. Взаимодействие ЛПР с виртуальными объектами управления обусловливает интерактивный характер управления.
На основе изложенного, научной проблемой, поставленной в работе, определено противоречие между задачами разработки интерактивных технологий управления СЭС при проектировании и развитии инновационных продуктов и возможностями известных научных методов их решения. Сегодня потребителями результатов таких разработок, в первую очередь, являются научно-производственные объединения, имеющие развитую научно-исследовательскую базу, возможности мелкосерийного производства и функционирующие в соответствии с проектно-технологическим типом организации деятельности. Перспективы разработок связаны с появлением «аддитивного производства», эффективно материализующего замыслы проектировщика (цифровые модели) в готовый продукт.
Степень разработанности. Актуальным исследованиям активных систем, к которым принадлежат рассматриваемые СЭС, посвящены работы В. Н. Буркова, Д.1А.1Новикова, С. Н. Петракова. В работах Л. А. Растригина, А. Л. Фрадкова, К.1А.1Пупкова, С. Н. Васильева, Р. А. Алиева рассмотрены вопросы адаптивного и интеллектуального управления системами. В работах В. Н. Буркова, Д. А. Новикова, В. И. Воропаева, Р. Д. Арчибальда, Дж. Р. Тернера освещены вопросы теории и практики управления проектами и программами. В работах С. П. Никанорова и А. Г. Тес-линова рассмотрен концептуальный подход к проектированию систем управления.
Общие вопросы управления организацией рассмотрены в работах М. Мескона, М. Альберта, Ф. Хедоури, Г. Минцберга, В. Дж. Стивенсона, Р. Акоффа, методология управления качеством изложена в монографии В. А. Лапидуса. Из работ по теории системного анализа следует выделить работы М. Месаровича, У. Р. Эшби, В. Н. Волковой, В. Н. Козлова, В. Д. Могилевского, Дж. Клира. Математической основой разрабатываемых моделей и технологий управления являются работы по теории автоматического управления и математического моделирования сложных систем А. И. Егорова, В. С. Михайлова, А. А. Красовского, Н. П. Бусленко, Я. З. Цыпкина, К. А. Пупкова, Р. Калмана.
Прикладные направления формализации систем и алгоритмического управления, представляющие интерес в решении поставленных проблем, развиты в работах Р.1Беллмана, Е. С. Вентцель, Б. М. Гузаирова, Б. Г. Ильясова, Д. Б. Юдина. Вопросы экономических теорий функционирования СЭС рассмотрены в работах М. Интрили-гатора, А. А. Томпсона, Д. П. Формби. Задачи управления инновационной деятельностью на основе примеров успешных практик управления ИД решены в публикациях А. В. Богомоловой, В. Д. Медынского, С. В. Ильдеменова, А. А. Трифиловой.
Однако, несмотря на важнейшие результаты, полученные в перечисленных работах, существуют неразрешенные проблемы формализованного управления СЭС при проектировании и развитии инновационных продуктов, сдерживающие построение эффективных систем управления инновационной деятельностью хозяйствующих субъектов.
Объектом (областью) исследования являются социально-экономические системы, имеющие проектно-технологический тип организации бизнес-процессов и реализующие продуктовые инновации.
Предметом исследования является совокупность методов и средств интерактивного управления СЭС при проектировании и развитии инновационного продукта.
Целью диссертационной работы является повышение эффективности управления социально-экономическими системами при проектировании и развитии инновационных продуктов на основе методологии и технологий интерактивного управления.
Для достижения цели работы необходимо решить следующие задачи:
-
Разработать методологию интерактивного управления СЭС при проектировании и развитии инновационных продуктов на основе формализации требований к их качеству и предпочтений потребителя.
-
Сформировать структуру экономических и социальных ценностей и целей СЭС и определить содержание и маршрут достижения промежуточных целей, обеспечивающие достижение конечной цели.
-
Разработать семантическую теорию моделей, включающих образ потребителя и оперирующих наборами требований к состоянию потребителя (ТСП), определяемыми как инновационный ресурс, составляющую единую основу формализации процессов проектирования, производства и потребления продукта СЭС.
-
На основе формирования и системного анализа образа потребителя разработать структурированное описание инновационного продукта в виде формализованных схем, отражающих влияние управленческих решений при проектировании и развитии продукта на его качество и позволяющих составить варианты сценариев взаимного влияния конкурирующих субъектов общественного производства.
-
Построить математические модели инновационного продукта и виртуальный образ его потребителя в пространстве состояний и в пространстве параметров, прогнозирующие поведение потребителя и результат управления СЭС на всех, в том числе на ранних стадиях ЖЦ продукта.
-
Разработать математические модели задач управления СЭС, позволяющие найти формализованные варианты управленческих решений при проектировании и модернизации продукта, наилучшие по различным критериям и стратегиям развития.
-
Разработать технологии и средства автоматизации поиска формализованных управленческих решений, необходимые при решении актуальных проблем проектирования и развития инновационного продукта и доступные в практическом применении специалистам и руководителям хозяйствующего субъекта.
Результаты работы соответствуют следующим областям исследований паспорта специальности 05.13.10 - Управление в социальных и экономических системах. Научная новизна
-
Разработанная методология интерактивного управления отличается тем, что в отличие от известных подходов управление осуществляется на основе формализации требований к качеству продукта в виде совокупностей требований к состоянию потребителя, формирования вариантов этих совокупностей и моделирования рыночного поведения потребителей по отношению к указанным вариантам. Благодаря этому методология стала теоретической основой принятия оптимальных (или рациональных) решений при проектировании инновационного продукта и его развитии -решений, обеспечивающих повышение эффективности СЭС (п. 1 паспорта).
-
Новизна разработанной модели целеполагания состоит в построении иерархической многоуровневой структуры, позволяющей в отличие от известных моделей решить проблему подмены конечной цели СЭС промежуточными целями и проблему постановки задач управления СЭС (п. 2 паспорта).
-
На основе разработки содержательных концепций: открытых производственных систем, представления набора ТСП как нового инварианта СЭС и продукта - как материального воплощения набора ТСП, а также развития и интегрирования принципа многоуровневого адаптивного управления и технологии многоаспектного потребления предложена новая единая парадигма производства-потребления, пригодная для применения в качестве семантической основы процесса формализации задач управления (п. 2 паспорта).
-
Разработанные формализованные схемы продукта, в отличие от известных, позволяют структурировать потребительские свойства продукта и решения ЛПР по их
формированию, определяющие степень востребованности продукта на всех стадиях его жизненного цикла. Предложенные формализованные схемы инновационной деятельности компактно описывают ее варианты и область управленческих решений при ее осуществлении (п. 2 паспорта).
-
Новизна математических моделей продукта в виде двумерных орграфов с потоками состоит в том, что они имеют новые системные свойства, позволяющие прогнозировать эффективность управления СЭС для разных управленческих решений в рамках выбранного множества ТСП (п. 3 паспорта).
-
Новизна математических моделей задач управления заключается в том, что модели, в отличие от известных, позволяют формализованным путем определить совокупности ТСП, лучшие по основным критериям управления. Модели обеспечивают решение задачи формирования оптимальной совокупности ТСП, соответствующей максимальному спросу; задачи формирования совокупности ТСП, обеспечивающей заданный уровень качества продукта; задачи формирования совокупности ТСП, обеспечивающей заданный уровень доступности; задачи определения доли рынка продукта в условиях предложений продуктов-заменителей, а также задачи определения уровня качества продукта на всех стадиях его жизненного цикла - задачи мониторинга (пп. 3 и 4 паспорта).
-
Новизна методов и технологий автоматического определения параметров управленческих решений состоит в том, что они обеспечивают поиск нескольких видов решений: поиск оптимального варианта управления; поиск нескольких рациональных его вариантов, обеспечивающих эффективность управления не ниже заданного порога, и реализуются на основе комплексного применения известных программных средств и специализированной информационной системы «Концепт Дизайн» (п. 12 паспорта).
Теоретическая и практическая значимость
Методология интерактивного управления характеризуется более абстрактным аспектом СЭС, инвариантным к ее преобразованиям на всех стадиях ЖЦ инновационного продукта, что обеспечивает возможность реализации принципов многоуровневого адаптивного управления, в целом, и показывает путь преодоления недостатков современной методологии и инструментария управления качеством, ограниченных обеспечением повторяемости параметров изделий в серийном производстве и надежности в эксплуатации, в частности.
Раскрыты субъективные и объективные факторы, ограничивающие область применения разработанных моделей и технологий, даны математически обоснованные практические рекомендации по устранению возможных ошибок определения формализованных управленческих решений.
Формализованные схемы объектов и процессов интерактивного управления представлены в «технической» форме, принятой в описаниях конструкторских и технологических аспектов проектирования и производства, что дает возможность широкого практического применения разработанной технологии специалистами и руководителями разных уровней управления и функциональных структур.
На основе введенных графовых моделей продукта определены целевые функции и ограничения, необходимые и достаточные для формализованного нахождения:
а) «точечных» - оптимальных по актуальным критериям эффективности решений;
б) нескольких рациональных решений с удовлетворительной эффективностью;
в) полного (в рамках заданного множества ТСП) спектра решений.
На основе предложенных математических моделей разработана система интерактивного анализа и управления «Концепт Дизайн», формирующая спектры формализованных управленческих решений с оценкой их экономической эффективности и выполняющая функции информационной системы поддержки принятия решений.
Предложенные семантические концепции, формализованные схемы, математические модели и интерактивные технологии управления позволяют повысить эффективность принимаемых решений при проектировании и развитии инновационных продуктов, которая обусловлена формированием оптимальной совокупности ТСП и её целенаправленной коррекцией и отражена в росте экономических показателей.
Теоретические и прикладные результаты работы внедрены: в ОАО «Федеральный научно-производственный центр «Нижегородский НИИ радиотехники» (г. Н. Новгород) при определении узких мест производственных программ и формировании перспективных планов разработки новых изделий; в ООО «Павловский автобусный завод (ПАЗ)» (г. Павлово, Нижегородской области) при совершенствовании системы управления качеством автокомпонентов и конечной продукции, при формировании нового (в соответствии с ГОСТ Р ИСО 16949-2009) механизма взаимодействия структурных подразделений ООО «ПАЗ» и взаимодействия предприятия с поставщиками и потребителями, при разработке модельного ряда новых автобусов; в ОАО «Нижегородский авиастроительный завод «Сокол» (г. Н. Новгород) при аудите и развитии системы управления качеством продукции предприятия, при проектировании и сопровождении инновационных производственных программ, оценке перспективности вариантов моделей продукции; в ФБГОУ ВПО «Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева» при управлении проектами целевой подготовки и переподготовки кадров для высокотехнологичных отраслей промышленности; при проведении занятий по дисциплинам учебных планов направлений: «Информационные системы и технологии», «Конструирование и технология электронных средств», «Управление инновационной деятельностью», при выполнении дипломных проектов и магистерских диссертаций.
Методология и методы исследования. Теоретическая и методологическая части работы основаны на использовании теории системного анализа, теории управления, теории дискретных систем, технической кибернетики (теории множеств, теории графов, теории систем с обратными связями), теории информационных сигналов. Стержнем методологии исследования является разработанная схема комплекса задач интерактивного управления. Исследования прикладной части работы проводились с использованием действующих в предметной области международных и отечественных методик, стандартов и нормативной документации. Для проведения математического моделирования применялась разработанная информационная система «Концепт Дизайн».
Положения, выносимые на защиту:
1. Методология интерактивного управления СЭС при проектировании и развитии инновационного продукта на основе формализации требований к его качеству и
конструирования образа потребителя, обеспечивающая целенаправленное достижение целей управления.
-
Стратифицированная модель целеполагания СЭС, как основа постановки задач управления, разработанная в соответствии с теорией многоуровневых иерархических структур и описывающая взаимосвязи конечных и промежуточных целей управления.
-
Парадигма производства-потребления в виде теоретико-множественного отображения наборов ТСП, формируемых в виртуальном пространстве СЭС, «модулирующих» технические характеристики продукта в пространстве объективной реальности и проявляющихся в форме удовлетворения потребностей потребителей в сфере субъективной реальности.
-
Абстрактные интерпретации системных компонентов разработанной парадигмы производства-потребления в виде формализованных схем процессов управления и продукта СЭС – необходимых промежуточных средств перехода от теории моделей к собственно построению математических моделей продукта и образа его потребителя.
-
Математические модели продукта в виде конечных двумерных орграфов с потоками. Методы обеспечения непротиворечивости графовых моделей, уточнения исходных данных и устранения потенциальных ошибок моделирования. Математическая модель потребителя как датчика качества, доступности продукта, преобразователя его потребительской стоимости в меновую.
-
Постановка и методы структурно-параметрического решения задач оптимального управления совокупностями ТСП как специфическими информационными ресурсами. Решения найдены на основе нелинейного дискретного программирования в виде векторов в пространстве Хемминга и позволяют найти формализованные варианты управленческих решений, наилучших по различным критериям эффективности.
-
Технологии автоматического поиска формализованных управленческих решений на основе предложенных графовых моделей продуктов и развития метода порядковых диаграмм, обеспечивающие снижение размерности решаемых задач и доступность для практического применения.
Степень достоверности и апробация результатов полученных в работе результатов и выводов: обеспечены строгими математическими доказательствами, выполненными в ходе исследований; подтверждены сопоставлением результатов теоретических исследований с данными, полученными в практике управления хозяйствующими субъектами различного назначения. Результаты работы согласуются с современными научными представлениями и данными, полученными при обзоре отечественных и зарубежных информационных источников, подтверждаются оригинальными исследованиями автора и их представительным обсуждением в научных изданиях.
Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на конференциях всероссийского и международного уровнях, наиболее значимые из которых: международные конференции «Информационные системы и технологии» (Н. Новгород, 2009–2014 гг.); «Системный анализ в проектировании и управлении» (Санкт-Петербург, 2009, 2011 гг.); «Моделирование» (Киев, 2010,
2012 гг.); «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (Санкт-Петербург, 2010 г.); «Интеллектуальные системы» (Москва, 2010.г.); «IASTED International Conf. on Automation, Control, and Information Technology – ACIT 2010» (Новосибирск, 2010 г.); «Устойчивость и колебания нелинейных систем управления» (Москва, 2010 г.); «Перспективы развития современного общества в аспекте глобализации экономических процессов» (Саратов, 2011 г.); «Управление экономикой: методы, модели, технологии» (Уфа, 2013 г.); всероссийская конференция «Фундаментальные исследования и инновации в национальных исследовательских университетах» (Санкт-Петербург, 2011г.).
Публикации. Основное содержание диссертационной работы отражено в 50 печатных работах: 22 опубликованы в научных изданиях, рекомендуемых ВАК Министерства образования и науки РФ; 6 статей в периодических научных изданиях и ведомственных тематических сборниках; 1 научное издание, 20 работ в сборниках трудов международных и всероссийских научно-технических конференций; 1 в Реестре государственной регистрации программ для ЭВМ Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам, товарным знакам.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, заключения, списка сокращений и условных обозначений, списка использованной литературы. Работа содержит 106 рисунков, 23 таблицы. Объем работы составляет 355 страниц.
Эволюция производственной организации и ее социально-экономическая модель
Задачи второй сферы состоят в анализе рынка сбыта продукта, формировании и гибкой коррекции производственных программ, номенклатуры продукта, структуры и количества необходимых ресурсов, составлении стратегических и календарных планов, контроле качества и т. п. Указанные компоненты деятельности предприятия и его оргструктуры в теории системного анализа получили названия объект управления (ОУ) и система управления (СУ) [66].
Для ПО, существующих и развивающихся на основе производства и рыночной реализации продукта, функция управления состоит в выработке управленческого (иногда называемого хозяйственным) решения. В терминах процессного представления функции управления входами СУ являются воздействия внешней и внутренней сред объекта управления, а выходами - принятые и реализованные конкретные управленческие решения.
Организация деятельности перерабатывающей части ПО определяет уровень её развития в целом, возможности её устойчивой долговременной деятельности. Поэтому предприятия, добившиеся высокой конкурентоспособности, получили наименование в соответствии с ее первопричиной – конкретной СУ. Пример имени ПО – «производственная система Тойоты» [67].
Современные подходы к управлению ПО отражены в особенностях конкретных СУ. Управление на основе модели жизненного цикла [68-70] и соответствующие средства информационной поддержки изделий – ИПИ (CALS) системы нацелены на согласование всех этапов ЖЦ продукта в решении задачи выпуска востребованных товаров и услуг, а также своевременной смены их традиционных моделей и видов на более привлекательные для потребителей. В условиях динамичных перемен во внешней и внутренней средах предприятия возрастает важность эффективного управления начальными стадиями ЖЦ продукта, значимость процесса постановки и непрерывной коррекции задач, подлежащих решению «основным производством» предприятия - его перерабатывающей подсистемой. Однако отсутствие единых моделей, описывающих объекты управления на всех стадиях ЖЦ, ограничивает область применения ИПИ-методов частью ЖЦ, а именно, стадией конструкторско-технологического проектирования.
Концепция управления качеством продукции признана основным подходом к достижению привлекательности и спроса последней [2-5]. Системы УК прошли несколько стадий развития, показали высокую эффективность и представляют в настоящее время собой комплекс организационных и методических средств, направленных на обеспечение конкурентоспособности производителей. Однако падение спроса на продукцию предприятий с сертифицированными СМК, в том числе и зарубежных фирм – законодателей в области СМК, свидетельствует о тех новых вызовах, на которые модель УК не дает результативного ответа.
Ряд специалистов считает, что развитие подхода на основе УК представляется целесообразным по пути его интеграции с принципами адаптивного управления ПО [23,24,27]. Адаптивное управление - управление с учетом динамически изменяющихся внешних условий и внутренней среды базируется на кибернетическом подходе. Актуальность совершенствования СУ на основе концепции адаптивного управления обусловлена усложнением процессов внешней среды и возрастанием скорости их изменений. Сочетание принципов адаптивного управления, управления качеством и модели ЖЦ, применяемых для выполнения жестких требований заказчика по качеству и срокам выполнения сложных и объемных работ, привело к появлению новой концепции ПО, реализующей уникальную задачу в заданных временных и бюджетных рамках. Эти изменения, по существу, и послужили тем вызовом, ответом на который является проектно-ориентированное управление [14-17,71]. Однако широкому практическому применению модели управления проектами (УП) препятствуют проблемы взаимодействия проектной структуры и так называемой родительской организации, реализующей «технологический» или «операционный» виды деятельности [72].
Перечисленные концепции ПО и соответствующие им научные дисциплины и модели управления предприятиями, обеспечивая успехи в отдельных направлениях, в современных условиях недостаточно эффективно отвечают запросам общества. Для отечественных ПО это проявляется в выпуске невостребованных товаров, продолжающемся отставании в соревновании с зарубежными конкурентами, неудачных попытках перехода к инновационным направлениям развития.
Сложившиеся принципы управления, адекватные в условиях диктата поставщика и изолированных рынков, становится тормозом развития ПО в современных условиях, которые характеризуются следующими особенностями:
Критерии выбора системного подхода и теории множеств как формальной основы моделей СЭС
Применительно к проблеме моделирования социально-экономических систем и процессов управления повышение степени абстракции означает учет и анализ концептуальных стадий проектирования продуктов СЭС – начальных стадий ЖЦ продуктов. А эти стадии, как показано в разделе 1, в настоящее время не имеют формализованной поддержки на основе адекватных математических моделей. Таким образом, для решения поставленных проблем управления наиболее актуальной является задача разработки именно концептуальных моделей СЭС, на основе которых строится система управления СЭС.
Принцип иерархического подхода заключается в структурной декомпозиции общего решения на отдельные уровни, в пределах которых методы частных решений могут отличаться от других уровней модели. Второй стороной этого подхода являются процессы координации «уровневых» решений, обеспечивающие целостность моделирования сложного объекта.
2) Решение проблемы практического применения моделей в проектировании и управлении В разделе 1 показано, что одним из недостатков принципиально перспективных CALS-технологий является разрыв описания СЭС на стыке стадий концептуального («внешнего») и конструкторско-технологического («внутреннего») проектирования. Устранению этого разрыва будет способствовать реализация единства математического описания СЭС на всех этапах ЖЦ продукции.
Эта важная задача не может быть решена на основе детальной математической модели (например, в виде системы дифференциальных уравнений). Указан 82 ное препятствие состоит не в том, что определение параметров модели представляет значительные трудности или пока невозможно. Не эти причины принципиально препятствуют внедрению детальных моделей в практические методики интерактивного проектирования и управления. Проблема в другом факторе моделирования – целостное осмысление и удержание сознанием аналитиков и проектировщиков объекта моделирования и управления возможны лишь при ограниченном наборе его наблюдаемых атрибутов (частей, сторон, параметров, связей).
Так, в теории промышленного дизайна показано, что максимальное количество элементов композиции технического объекта в задаче «ручного» управления не должно превышать 7-9 [44,157]. Для выполнения этого требования в случаях большего количества частей объекта применяют методы их группировки. Второй пример: в задаче проектирования электронных систем наряду с полным их описанием в виде принципиальных электрических схем необходимым признано применение укрупненных (с меньшим количеством частей) схем изделия – структурные и функциональные электрические схемы, называемые иногда блок-схемами [158].
Рассматриваемая проблема тесно связана с указанной выше проблемой сложности моделей. Как показано в [39], системный подход и теория множеств являются тем базисом моделей, в которых может быть устранено противоречие между необходимостью в простых моделях (по крайней мере, в отношении размерности) и детальным описанием сложных объектов управления. Отмеченное противоречие может быть разрешено, в частности, на основе сочетания метода иерархического моделирования и теории множеств, например, через представление элемента множества как множества низшего уровня. С математической точки зрения использование этой особенности системного подхода на основе теории множеств, не приводя к вычислительным проблемам, дает возможность говорить на одном «межфункциональном языке» разным группам исследователей, разработчиков и изготовителей сложных объектов техники и технологии.
Это обстоятельство актуально для решения задачи управления разнотипными стадиями ЖЦ продукции и СЭС на единой основе междисциплинарных связей. 3) Решение проблемы установления междисциплинарных связей Такая проблема существует и требует решения в двух аспектах. Во-первых, методы решения задачи, реализованные в одной предметной области на основе «своих» моделей, должны быть применимы в другой предметной области без введения дополнительных представлений. Эта сторона рассматриваемой проблемы может быть полностью устранена на основе теории множеств посредством установления аналогий решаемой задачи с уже решенными задачами. Такой подход целесообразно применить при моделировании организационных систем, социально-экономических структур, для объектов которых отсутствует формализованное описание их состояния и поведения, с одной стороны, а с другой стороны, известными являются решения формально тождественных задач моделирования технических объектов.
Во-вторых, при моделировании СЭС и процессов управления возникает проблема установления единого подхода решения сложной задачи (по крайней мере, в смысле сопоставимости отдельных результатов) в одной и той же предметной области. То есть, рассматривается такая задача, для отдельных частей которой найдены «островковые» (фрагментарные) решения на основе различных не скоординированных между собой методов моделирования. Таким образом, системный подход и формальная теория множеств являются предпочтительным подходом к объединению перспективных методов решения задач, реализуемых в различных научных направлениях разными группами исследователей.
Примером проблемы установления междисциплинарных связей является ситуация, которая имеет место в управлении ЖЦ продукта СЭС. В таких стадиях ЖЦ, как концептуальная проработка продукции, ее конструкторско-технологическое проектирование, а также логистическое сопровождение продукции (послепродажное информационное обеспечение), объекты управления моделируются на основе различных подходов и методик силами различных функциональных подразделений предприятия или нескольких предприятий, что делает затруднительным формализованную стыковку этапов создания, изготовления и эксплуатации продукта СЭС.
Формализованная схема парадигмы производства-потребления дифференцированного продукта
Положение в сфере целевой подготовки специалистов усугубляется тем, что стартовавший экземпляр образовательного проекта может продолжаться в соответствии с государственными образовательными стандартами несколько лет (на рисунке 3.19 полностью показаны только проекты А и Б). За это время проект может потерять рентабельность за счет отсева так, что другие проекты образовательной системы будут вынуждены поддерживать эту убыточную деятельность. Очевидно, такое развитие событий не должно допускаться ЛПР СЭС.
В случае большой конкуренции на рынке услуг и экономического подхода в управлении СЭС, она оперативно реагирует на падение спроса адекватным решением о завершении программы до наступления отрицательной рентабельности. Такой ситуации соответствует на рисунке 3.18 график 2. После фиксирования падения спроса (и отрицательной оценки уровня запаса x(t) VЗ), инерционный промежуток времени t, в течение которого организация с дискретным технологическим циклом работает в прежнем режиме, в нашем примере должен составить текущий период (t = АГ, рисунок 3.19), по истечение которого очередной экземпляр проекта не инициируется (на рисунке 3.19 ленточная диаграмма А соответствует последнему проекту). За время АТ Т2, (т.е. до снижения объема работ до уровня безубыточности) не только должна быть завершена предыдущая программа (прекращение запусков ее очередных проектов), но к моменту времени t = AT нужно разработать новую программу вместо прежней, теряющей актуальность.
Решение такой важной для СЭС задачи - задачи предпроектной подготовки новой технологии, реализуемой сложной системой исполнителей, за отведенный короткий промежуток времени является трудновыполнимым. Конструктивным представляется принятие решения о проектировании новой программы до фазы падения спроса - на стадии роста, а именно, после фиксирования падения скорости роста (для рассматриваемого случая - точка Е на рисунке 3.16). Тогда инновационные ресурсы системы будут переориентированы на организацию, планирование и продвижение проекта с новыми - конкурентными характеристиками (реали 171 зация кардинальных инноваций), а ранее инициированные проекты будут продолжаться до планового завершения, принося необходимую для саморазвития прибыль. При этом деятельность СЭС имеет двойственный – проектно-технологический характер, сочетающий проектную и операционную деятельности.
Управленческое решение о том, какая инициация проекта реализуемой программы будет последней, должно быть принято после падения запросов до уровня, соответствующему неснижаемому запасу VЗ, а старт пилотного проекта новой программы должен состояться в следующем цикле. Такой механизм управления инновационной деятельностью соответствует развитому в работе [177] подходу к ней как к целенаправленному проектированию продукта на основе учета предпочтений потребителей – оптимизации совокупности их требований, удовлетворяемых при потреблении/эксплуатации продукта.
Формализованные схемы инновационной деятельности СЭС Концепция «производства качества» (п.3.1) показала необходимость включения инновационной составляющей в бизнес-процессы СЭС как условия эффективности ее функционирования.
Задаче обеспечения конкурентоспособности субъектов рыночной экономики в целом и инновационному направлению ее решения в частности посвящено большое количество исследований и соответствующих публикаций. Однако в них отражается полемика по уточнению, а иногда и изменению смыслового значения основных терминов, их иерархии, классификации видов инновационной деятельности [191,192]. Речь идет о таких базовых понятиях, как конкурентоспособность и качество, технологические и организационные инновации. Этой неопределенностью и недоработкой инноватики как науки и обусловлено, в том числе, то обстоятельство, что практические рекомендации в сфере инновационной деятельности (ИД), которая может быть представлена совокупностью инновационных процессов, во многих случаях или отсутствуют, или не дают ожидаемого эффекта [193].
Представляется, что вопросы рассматриваемой проблемы имеют общую основу, а именно, отсутствие адекватной решаемым практическим задачам модели (а для задач разных уровней управления – моделей) ИД. Так, в ряде исследований, например, в [166] представленные модели ИД сводятся к технологическому новшеству, что, несмотря на важность технологии в любом бизнес-процессе, ограничивает область и снижает эффективность применения этих моделей.
В одной из лучших работ [167] обращается внимание на необходимость организационных нововведений, однако, задача построения практически значимых моделей инновационной деятельности в этом исследовании не ставилась.
Воспользуемся подходом, состоящим в структуризации процессов объекта анализа в виде блок-схем [194]. Такое направление структуризации обеспечивает наглядность описания инновационных процессов и простоту применения его результатов в практике управления инновационной деятельностью.
Началом эволюции инновационных процессов являются «технологические инновации». Предметной областью технологических инноваций являются совокупности знаний и практических приемов, необходимых для получения конкретного результата производственной деятельности в данной отрасли, а также машин и оборудования, используемых в производственном процессе. Технологические инновации опираются, прежде всего, на результаты фундаментальных и прикладных научных исследований и заключаются в развитии существующей или становлении новой отраслевой технологии и получении нового продукта, описываемого на языке его разработчика техническими характеристиками.
Для того, чтобы СЭС, реализующая ИД, получила экономический эффект, инновационные продукты должны быть оценены потребителями [167]. В частности, они должны быть оценены теми, кто готовы заплатить за новое качество (описываемое потребительскими свойствами) такую цену, которая была бы достаточной для перекрытия все затрат на разработку и внедрение новшества. Непосредственным инновационным процессам должен предшествовать анализ рынка, позволяющий выявить существующие и предполагаемые потребности – сформировать множество потребностей социума, подлежащих удовлетворению для раз 173 ных групп потребителей – сегментов рынка сбыта продуктов СЭС. Такая последовательность инновационных процессов (от потребностей рынка к инновационным разработкам) характерна для эффективного вида ИД – экзогенных инноваций. Альтернативный вид ИД – инновации эндогенного вида, инициируемые научно-исследовательскими разработками, характеризуются первичностью создания нового продукта СЭС, который неизвестен потенциальному потребителю и, возможно, не получит в дальнейшем ожидаемого спроса. Этот вид ИД требует включение в свой состав действий СЭС по внедрению «изобретения» на рынок. Однако рассмотренные виды ИД на практике представляют составные части единой ИД, которая только по доле каждого из них может быть отнесена к экзогенным или эндогенным видам. Конкретное соотношение рассматриваемых видов ИД зависит от стратегии развития СЭС, принятой с учетом потребностей общества и возможностей СЭС реализовать фундаментальные, прикладные исследования и проведение опытно-конструкторских разработок [42,166,167].
Идентификация модели интерактивного управления СЭС в пространстве состояний
При решении задач производства-потребления дифференцированного продукта на основе конечного двумерного орграфа, в частности задач оптимизации, рассмотренных в п. 4.4, возможны следующие противоречия [209]:
Противоречие 1-го рода. Найдено значение целевой функции С(Х), отличающееся от действительного оптимального решения на величину больше допустимой max.
Противоречие 2-го рода. Найден вектор решения Х={xi}, отличающийся от действительного оптимального решения, хотя бы одним его компонентом xi, i = 1, n. Противоречие 3-го рода. Рассчитано оптимальное решение Х={xi}, i = 1,n, хотя при заданных ограничениях на целевую функцию С(Х) его не существует.
С целью установления источника противоречивости модели и формализации условий ее адекватности решаемым задачам конкретизируем ряд понятий теории производства-потребления.
Определение 5.1. Удовлетворенным требованием к состоянию потребителя (п.2.3) принимаем субъективно переживаемое чувство, возникающее при/в результате потребления продукта (услуги), однозначно испытываемое и признаваемое положительным членами социума и не включающее другие элементы.
Определение 5.2. Вид связи «потребленный продукт – совокупность удовлетворенных ТСП» определим как «один ко многим». Из определения следует, что при потреблении единицы продукта состояние потребителя соответствует нескольким удовлетворенным ТСП и что продукт СЭС является материальным «носителем» совокупности ТСП - условий существования потребителя, получаемых им при потреблении продукта.
Определение 5.3. Структурированным множеством ТСП называется такое множество KS, каждому элементу которого социумом поставлено в соответствие одно определенное наименование, а каждому определенному наименованию поставлен в соответствие один элемент.
Таким образом, речь идет о конечном множестве ТСП, сформулированных и принятых (назначенных) таковыми социумом.
Определение 5.4. Универсумом ТСП считаем бесконечное множество KU, состоящее из структурированного подмножества ТСП, которые определены и имеют однозначное толкование в настоящее время, и неструктурированного бесконечного подмножества ТСП, элементы которого в настоящий момент времени неизвестны (не определены).
По мере развития социума отдельные элементы бесконечного подмножества ТСП будут определены, обозначены общепринятыми терминами и перейдут в конечное подмножество универсума – структурированное множество ТСП. Таким образом, граница между указанными подмножествами с течением времени передвигается, расширяя количество структурированных элементов. Например, такое ТСП, как возможность путешественника, находящегося на корабле в океане, беседовать с другим человеком, находящимся на суше, во времена Колумба находился в неструктурированной части универсума, а в настоящее время – в конечном структурированном его подмножестве, что предопределило его реализацию через инновационную деятельность.
Приведенные определения позволяют раскрыть первоисточник указанных потенциальных противоречий как несовпадения (отличия) множества KP ТСП, удовлетворение которых необходимо потребителю, множества KM ТСП, «учтен ных» в модели (т.е. соответствующих ресурсу V СЭС (п.4.1, рисунок 4.5), на основе которого формируются варианты наборов ТСП – варианты дифференцированных продуктов СЭС) и множества KS структурированных ТСП (рисунок 5.1).
Другим фактором противоречивости математических моделей объекта управления, предложенных в подразделах 4.3 и 4.4, является свойство конечности ориентированного графа (п. 4.3.1, рисунок 4.10), на основе которого и введены указанные модели. Это свойство характеризует размерность модели, и отсечение от неё важных компонентов может привести к ошибкам моделирования и нахождению нерациональных вариантов управленческих решений.
