Содержание к диссертации
Введение
1. Особенности функционирования ОУС, обоснование критериев, правил и алгоритма ее анализа и оптимизации в конкурентных условиях 12
1.1. Исходные положения 12
1.2. Анализ особенностей системы решений в ОУС 21
1.3. Обоснование общего алгоритма и задач анализа и оптимизации ОУС 31
1.4. Разработка базовой аксиоматики 36
1.4.1. Правила описания действий и выявления связей
между ними 36
1.4.2. Правила классификации связей 38
1.4.3. Правила формирования управляющих, согласующих и координирующих решений 40
1.4.4. Правила выявления структурных противоречий 42
2. Морфологическая модель ОУС и разработка логико-лингвистической модели анализа ее функциональной работоспособности 47
2.1. Формулировка задачи 47
2.2. Морфологическая модель ОУС 49
2.3. Алгоритм анализа 53
2.4. Компьютерная реализация алгоритма 55
3. Разработка модели оптимизации ОУС по времени ее реакции на изменения внешней обстановки 58
3.1. Формулировка задачи 5 8
3.2. Метод решения 59
3.3. Алгоритм построения цикломатической матрицы графа 64
4. Разработка модели планирования организационно-технических мероприятий на технических средствах ОУС 68
4.1. Формулировка задачи 68
4.2. Формализация задачи и разработка математической модели 70
4.3. Алгоритм решения задачи 72
4.4. Компьютерная реализация алгоритма 74
5. Разработка информационной системы, обеспечивающей интеллектуальную поддержку процесса анализа и оптимизации ОУС 77
5.1. Назначение, принципы построения и проектирования системы 77
5.2. Состав и структура информационной системы 83
5.2.1. Информационный компонент 85
5.2.2. Операционно-лингвистический компонент 87
5.3. Режимы работы информационной системы 92
5.4. Основные технические характеристики системы 96
Заключение 97
Список литературы
- Анализ особенностей системы решений в ОУС
- Морфологическая модель ОУС
- Алгоритм построения цикломатической матрицы графа
- Формализация задачи и разработка математической модели
Введение к работе
Актуальность темы. В процессе становления отечественной рыночной экономики проблема моделирования и оптимизации организационно-управленческих структур (ОУС) производственных объединений, предприятий, фирм, учреждений и других социально-экономических объектов приобретает особую значимость. Суть проблемы заключается в том, что организационные структуры многих хозяйствующих субъектов, будучи долгие годы ориентированы на планово-централизованную экономику, оказались не готовы к функционированию в условиях конкуренции. В результате наблюдаются такие негативные явления как резкое снижение экономических показателей, сужение ассортимента выпускаемой продукции, сокращение числа работников и падение заработной, а зачастую банкротство вполне работоспособных предприятий [5, 13]. Для устранения указанных явлений необходимо проведение специальных исследований, с целью выявления причин низкого или недостаточного качества управления в условиях конкурентной борьбы и обоснования предложений по совершенствованию ОУС, направленных на:
повышение времени реагирования на изменения ситуаций;
обоснованное сокращение управленческого персонала;
перераспределение функций между должностными лицами;
уточнение порядка их работы и закрепление новых функциональных обязанностей;
оптимизацию общего алгоритма функционирования и др.
Помимо этого оптимизация ОУС рассматривается как необходимый подготовительный этап комплексной автоматизации и информатизации управленческой деятельности в экономических и социальных системах. Важность такого этапа очевидна - нельзя компьютеризировать беспорядок.
Вопросам анализа и совершенствования ОУС посвящено значительное число работ как у нас в стране, так и за рубежом, в которых вскрываются механизмы формирования управленческих отношений, предлагаются методы
оценки качества управления, формулируются рекомендации по способам рациональной организации управленческой деятельности. Методологическую основу подавляющего большинства работ составляют два крайних подхода:
а) вербальное моделирование с качественным анализом на основе логи
ческих умозаключений и аналогий [1,2, 3, 24,25,33, 38, 82];
б) привлечение математического аппарата теории графов с формальным
поиском разомкнутых циклов, висячих вершин, петель и других структурных
аномалий [12, 21, 27, 67, 70].
Для первого подхода характерны неоднозначность и изменчивость получаемых оценок эффективности функционирования ОУС, а так же трудности в постановке и решении задач анализа динамической устойчивости управления. Во втором случае происходит потеря содержательного аспекта управленческой деятельности, а выдаваемые рекомендации по совершенствованию ОУС зачастую носят упрощенный характер, а потому не находят воплощения в практической деятельности.
Наиболее конструктивным представляется объединение указанных подходов на базе логико-лингвистического метода моделирования [47] и оптимизации [9], позволяющего сочетать сильные стороны как вербального, так и формального подходов к решению поставленной проблемы.
Логико-лингвистическое моделирование вошло в теорию и практику управления в социальных и экономических системах в конце прошлого века как органическое объединение теоретических результатов трех научных направлений: искусственного интеллекта, математической лингвистики и компьютерных языковых технологий [55, 76, 77].
В настоящее время логико-лингвистические модели все шире внедряются в практику системных социально-экономических исследований. Более того, даже специалисты, далекие от системных проблем, стали обращать свое внимание на этот класс моделирования. Этот объективный и закономерный процесс обусловлен, по меньшей мере, двумя обстоятельствами.
Первое обстоятельство связано с тем, что в сферу интересов специалистов по управлению в социальных и экономических системах все чаще стали попадать объекты, для управления которыми либо невозможно построить достаточно адекватную математическую модель, либо модель столь сложна, что с ее помощью не удается выяснить причинные связи между изучаемыми процессами и объяснить те или иные результаты [47, 55]. К числу таких объектов относятся социально-экономические системы самой различной природы, для которых помимо всех остальных черт сложных систем характерны, по крайней мере, следующие свойства:
большое количество слабо формализуемых и зачастую противоречивых целей функционирования с одновременной их изменчивостью (ситуативно-стью) во времени;
конфликтный и многоаспектный характер взаимоотношений как между их компонентами, так и со средой при сильном влиянии человеческого фактора;
преимущественно понятийный характер исходных описаний, условий функционирования и внешних ограничений.
Второе обстоятельство определено настоятельной необходимостью повышения интеллектуального уровня компьютерных технологий, широко используемых в настоящее время при организации и осуществления управления. Современная компьютерная техника (вместе с ее математическим, программным, лингвистическим и информационным обеспечением) достигла столь высокого уровня развития, что на нее можно и нужно возложить не только задачи проведения расчетов, выдачи оперативных справок, печати материалов, но выполнение еще целого ряда функций, ранее считавшихся прерогативой человека. А именно: восприятия информации, выраженной в словесной форме; ее структурирования, логического анализа, целеобразования и планирования, формулирования выводов и других. Иными словами, речь идет о том, чтобы использовать компьютеры не только в качестве «быстродействующей логарифмической линейки» или «удобной пишущей машин-
ки», но как интеллектуального партнера управленца, помогающему ему выполнять как рутинные, так и творческие функции.
В отличие от традиционных математических моделей, имеющих дело с жестко определенными символьными объектами, отражающими количественные соотношения действительного мира, логико-лингвистические модели оперируют с понятиями, подобными тем, которыми пользуются люди для общения друг с другом и для описания ситуаций. Вместе с тем, в них присутствуют определенные правила формализованного преобразования языковых конструкций, критерии выбора решений и установления предпочтений, позволяющие говорить об их близости к традиционным вычислительным процедурам и математическим моделям.
Обладая достаточно широкими возможностями по описанию объектов, логико-лингвистические модели имеют вполне определенные границы своей применимости, определенные качественным характером получаемых описаний и оценок. Поэтому наилучшим следует признать комплексный подход к моделированию ОУС, при котором логико-лингвистические модели используются как инструмент получения качественных оценок, структурирования проблемы и выявления ее наиболее существенных аспектов. Тем самым обеспечивается корректный переход к созданию имитационных математических моделей и применению количественных математических методов оптимизации.
Цель работы состоит в создании на базе современных информационно-компьютерных технологий системного инструментария, позволяющего проводить анализ и оптимизацию процесса функционирования организационно-управленческих структур в условиях конкуренции, а также обосновывать предложения по их совершенствованию.
Задачи исследования:
1. Анализ особенностей функционирования ОУС в конкурентных условиях и обоснование критериев, правил и общего алгоритма ее анализа и оптимизации.
Формализация морфологического строения ОУС, разработка и программная реализация модели анализа ее функциональной работоспособности.
Разработка модели оптимизации процесса функционирования ОУС по критерию ее реакции на изменения конкурентной обстановки и ее программная реализация.
4. Разработка и программная реализация модели оптимизации плана
проведения организационно-технических мероприятий (ОТМ) на техниче
ских средствах ОУС.
5. Объединения разработанных моделей в информационную систему ин
терактивной поддержки решений при проектировании, эксплуатации и мо
дернизации ОУС объектов социально-экономического профиля.
Методы исследования. Выполненные исследования базируются на положениях теории активных систем, логико-лингвистического моделирования и ситуационного управления, конфликта, математического моделирования и программирования. Общей методологической основой исследования являлся системный подход.
Научная новизна результатов диссертационного исследования заключается в следующем:
Общий алгоритм анализа и оптимизации ОУС, основанный на логико-лингвистическом подходе к изучению сложных иерархических систем, позволил повысить многоаспектность рассмотрения функционирования ОУС и соответственно построить более адекватную модель изучаемого процесса.
При разработке модели анализа ОУС введены критерии оценки ее функциональной работоспособности, позволившие учесть новые факторы, влияющие на качество управления, а именно: функциональное дублирование и неполноту функций, информационную избыточность и недостаточность, ресурсную обеспеченность и согласованность, структурную связанность.
Задача оптимизации функционирования ОУС впервые сведена к имитации процесса дискретной ситуационной сетью и поиску ее критического
сечения на основе теоремы Форда-Фалькерсона, что позволило разработать простой алгоритм оценки качества управления по критерию быстродействия.
4. Для решения задачи оптимизации плана проведения ОТМ на технических средствах ОУС предложен метод, реализующий лингвистический вывод в исчислении предикатов первого порядка, что дало возможность расширить возможности по учету логических ограничений и допущений по сравнению с классическим методом резолюций.
Достоверность выводов и положений диссертационной работы определяется адекватностью выбранного математического аппарата существу объекта исследования и корректностью его применения, а так же подтверждается практической апробацией разработанных моделей как инструмента поддержки принятия решений при проектировании и эксплуатации реальных АСУ.
Практическая значимость работы. Построены программно-инструментальные средства (в виде интерактивной информационной системы), реализующие предложенные методы моделирования и анализа динамики ОУС, использование которых целесообразно при решении практических задач информатизации и компьютеризации предприятий, фирм и учреждений социально-экономического профиля.
Реализация результатов работы. Разработанная автором интерактивная информационная система поддержки принятия решений при проектировании ОУС внедрена в практику работы Информационно-вычислительного центра Главного военного клинического госпиталя им. Н.Н. Бурденко. Модели анализа функциональной работоспособности и оптимизации процесса функционирования ОУС использованы при проведении плановых научно-исследовательских работ в научно-исследовательском институте проблем управления, информатизации и моделирования Академии военных наук (г. Москва) и в ФГУП НИИ «Восход» (г. Москва).
Социальный эффект внедрения выразился в сокращении рутинной работы управленческого аппарата, в повышении обоснованности параметров
проектируемых систем, а также в сокращении сроков выполнения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ. Экономический эффект от внедрения результатов диссертационного исследования составил около 650 тыс. рублей (в ценах 2005 года). Предложенные методы моделирования и анализа ОУС включены в материалы учебно-методического комплекса по дисциплине «Основы теории управления» в Воронежском институте высоких технологий.
Апробация работы. Основные результаты исследований и научных разработок докладывались и обсуждались на научной конференции профессорско-преподавательского состава Воронежского института высоких технологий (Воронеж, 2004-2005); на II международной конференция «Системы управления эволюцией организации» CSOE (Египет, 2005); на международной конференции «Технологии безопасности» (Москва, 2004, 2005); на научно-практической конференции «Медицинская кибернетика в клинической практике» ГВКГ им. Н.Н. Бурденко (Москва, 2004).
Автор защищает: критерии, правила и общий алгоритм анализа и оптимизации ОУС; логико-лингвистическую модель анализа функциональной работоспособности ОУС; модель оптимизации ОУС по времени ее реакции на изменения внешней обстановки; модель оптимизации плана проведения ОТМ на технических средствах ОУС.
Публикации. Результаты диссертационного исследования опубликованы в 14 печатных работах, в том числе в одной монографии, из них 12 работ написаны в соавторстве.
В [64] приведен анализ и интерпретация результатов моделирования работоспособности организационно-управленческих систем. В [65] определены критерии, правила и алгоритм статического анализа организационно-управленческих структур. В [66] разработана логико-лингвистическая модель анализа ОУС. В [67] приведен алгоритм оптимизации коммутации сетей связи и его программная реализация. В [68] определены критерии выявления конфликтов, приведена программная реализация алгоритма. В [69] разрабо-
тан алгоритм построения цикломатической матрицы графа. В [70] рассматривается алгоритм распределения ресурсов в ОУС. В [71] описана постановка задачи, предложена программная реализация алгоритма распознавания ситуаций и проведены результаты его апробации. В [72] описана постановка задачи, обоснованы основные расчетные соотношения экспертного метода расчета интегральной оценочной функции безопасности объекта ОУС. В [73] предложена модель координационного управления конфликтными ситуациями, возникающими в процессе функционирования ОУС. В [74] описана программная реализация специального математического обеспечения карманных персональных компьютеров для применения их в клинической практике. [75] посвящена обобщению опыта использования информационных систем в реальных условиях. В [77] предложен способ формализации параметров распознавания ситуации.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения пяти глав, заключения, приложения (акты реализации результатов работы) и списка литературы из 82 наименований. Материал диссертации изложен на 106 страницах машинописного текста, включая 12 иллюстраций и 6 таблиц.
Работа выполнена в Главном военного клиническом госпитале им. Н.Н. Бурденко (г. Москва).
Анализ особенностей системы решений в ОУС
Будем исходить из того, что управление в организационно-управленческих структурах реализуется через композицию трех взаимосвязанных процессов [14, 15]: 1) творческого процесса принятия управленческих решений; 2) технического процесса подготовки решений (поиска, сбора, накопления, обработки, приемо-передачи и отображения информации, необходимой для того, чтобы принять рациональное решение); 3) процесса совершения исполнительных действий по реализации принятых решений.
Очевидно, что ведущая роль принадлежит первому процессу, так как именно им определяется порядок и алгоритм работы должностных лиц, диктуются требования к их квалификации, устанавливаются требования к информационным и техническим средствам управления, а также к их математи-ко-программному, информационному и лингвистическому обеспечению. Поэтому представляется целесообразным решение поставленных задач исследования начать с анализа особенностей системы решений в ОУС.
В ходе функционирования ОУС должны быть приняты решения, определяющие основные характеристики предстоящих действий подчиненных: цели действий, объекты воздействия, время совершения действий, ресурсы, необходимые для совершения действий и т.д. Эти решения документально оформляются в виде планов и распоряжений, которые утверждаются соответствующими начальниками. После этого они доводятся до подчиненных и служат основой для подготовки и совершения исполнительных действий. Действия изменяют состояние управляемого процесса (производственного, финансового, коммерческого и т.п.), что фиксируется системой управления и служит основанием для корректировки ранее принятых решений, затем цикл управления повторяется.
Анализ такого цикла управления применительно к реальным ОУС пока зывает, что составляющие его решения обладают рядом специфических особенностей, которые необходимо учитывать при моделировании и оптимизации ОУС. К числу таких особенностей относятся.
Имманентная связанность. Между исполнительными действиями, осуществляемыми предприятиями, организациями, учреждениями в интересах достижения своих целей, объективно существуют связи взаимного влияния, обусловленные тем, что они опираются на общие или пересекающиеся ресурсы (людские, энергетические, пространственные, радиочастотные, технологические и т.п.).
Наглядной иллюстрацией связанности исполнительных действий может служить цикл конвейерного производства. Так, например, не согласовав по времени действия служб материального обеспечения, главного энергетика и выходного контроля можно сорвать производственный цикл. И наоборот, точная синхронизация по времени работ этих служб существенно повышает производительность производства, что позволяет получить дополнительный экономический эффект. Рассогласованные по целям, месту и ресурсам мероприятия по транспортному, материальному и информационному обеспечению производства, как правило, нейтрализуют положительные эффекты каждого из этих мероприятий.
Конечно, этими очевидными примерами не исчерпываются все связи между исполнительными действиями в реальных производственных системах, но уже из них следует, что высокая эффективность функционировании предприятия в целом может быть достигнута только в том случае, если при определении задач подчиненным будут учтены все существенные связи взаимного влияния. В противном случае может оказаться, что эффективные по отдельности действия в совокупности не только не будут содействовать достижению общей цели производственного объединения или фирмы, но и окажут вредное влияние друг на друга.
Сказанное позволяет сформулировать первую и основную особенность системы решений в ОУС: решения, принимаемые в органах управления, свя заны друг с другом и, следовательно, должны приниматься не раздельно, а с учетом связанности соответствующих исполнительных действий. Иными словами, управленческие решения представляют собой систему, для которой характерны признаки целостности, связанности, неадитивности и расчлени-мости [42].
Структурная вложенность. Эта особенность выражается в том, что все решения в ОУС принимаются не одним организационным элементом, а распределены между многими элементами, составляющими многоуровневую иерархическую структуру системы управления. Такая структурная вложенность порождает дополнительные отношения в системе решений, например такие, как: отношение старшинства - из двух решений старше то, которое принимает начальник более высокого ранга; отношение санкционирования -согласованные на нижних уровнях решения должны быть утверждены (санкционированы) вышестоящим начальником и т.п. Отсюда вытекает необходимость так распределить решения между элементами органа управления, чтобы, с одной стороны, это распределение не противоречило установленным отношениям старшинства между этими элементами, а с другой - не нарушало бы связей между решениями, обусловленных их сущностью.
Морфологическая модель ОУС
Под морфологией ОУС будем понимать совокупность ее компонентов с указанием отношений и связей между ними. Иначе, морфология - это характеристика ОУС, отражающая ее состав, иерархию и связи, реализующие отношения, между уровнями и компонентами.
Для построения морфологической модели ОУС все ее компоненты в зависимости от выполняемых ими функций объединим в функциональные подсистемы, между которыми установим отношения функциональной иерархии. К числу типовых функциональных подсистем ОУС относятся [47]: подсистема принятия решения (Рр), образованная совокупностью органов управления; подсистема добывания информации (Ри), образованная совокупностью различных датчиков информации и устройств управления ими; подсистема связи (Рс), образованная совокупностью устройств связи и средствами управле ния ими. Эти подсистемы образуют функциональные подсистемы первого порядка, так что морфологию ОУС можно записать в виде: Sovc = РР, Ри, Рс (2.1)
В свою очередь, подсистемы первого порядка можно представить в виде совокупности функциональных подсистем второго порядка. Так, например, функциональная подсистема связи может быть представлена как совокупность подсистемы управления связью (Рс), подсистемы служебной связи (Рс ), подсистемы контроля (Рс) и первичной сети связи (Рс ): Рс = Рс,РсС, Рс,РсС - (2.2) Функциональная подсистема добывания информации (разведки), может представляться как совокупность подсистемы управления разведкой (Р ), подсистемы исполнительной разведки (Ри) подсистемы общей разведки (Р$), подсистемы разведывательной связи (Ри): Ри = Ри» Ри» ри» Ри) (2-3)
Подставляя (1.2), (1.3) в (1.1), получаем укрупненную морфологическую модель ОУС с точностью до функциональных подсистем третьего порядка:
Soyc = Pp, Ри, РЙ, РЙ, Ри Рс РС Рс. РсС»- (2.4) Теперь детализируем каждую составляющую морфологической модели (2.4). Для этого каждой функциональной подсистеме поставим в соответствие совокупность следующих бинарных матриц, опустив для простоты индексы функциональных подсистем.
Матрица функций исполнительных элементов: afi,f=l F, і=1+Іи, где afi = 1, если выполнение f-ой функции возложено на і-й исполнительный элемент, 0 — в противном случае; (1 ч- 1и) - общий перечень исполнительных элементов в подсистеме, (1 -г F) — общий перечень функций, выполняемых данной подсистемой.
Матрица управления исполнительными элементами: aij і — 1 "=" ІИЇ j — 1 - J, где ay = 1, если і-й исполнительный элемент управляется по j-му параметру, О-в противном случае; (1 ч- J) - общий перечень параметров управления. Матрица управляющих элементов: Ctji ,i=l4-Iy,j = l4-J, где ctjj = 1, если принятие решение по выбору j-ro параметра управления входит в функцию і-го управляющего элемента; О-в противном случае; (1 ч-1у) - общий перечень управляющих элементов в подсистеме. Матрица ресурсов: ijr і = 1 ч- Iy, j = 1 ч- J, r = 1 ч- R, где Pyr = 1, если і-й управляющий элемент при принятии решения по j-му параметру располагает r-м ресурсом, О-в противном случае; (1 ч- R) - общий перечень ресурсов, обеспечивающих принятие управленческих решений. Матрица согласования и координации: ПІҐІ і,і =1+Іі где riii-j = 1, если при принятии решения по j-му параметру предусмотрено согласование между і-м и і -м управляющими элементами или координация их действий, О-в противном случае.
Алгоритм построения цикломатической матрицы графа
В процессе компьютерной реализации программного модуля оптимизации ОУС по критерию оперативности (рис. 2.3) выяснилось, что для наглядности отображения результатов расчетов необходимо осуществить эквивалентное преобразование графовой модели ОУС к виду с минимальным числом пересечений ребер. Действительно, при наложении такой модели на реальные компоненты системы, многочисленные пересечения линий связи, приводят к тому, что визуальная картина становится практически необозримой и мало доступной для восприятия.
Обычно [11] такое преобразование сводится к выполнению трех операций над графом, описывающим структуру ОУС - параллельного переноса, поворота и инверсии. При этом все пересечения ребер графа определяются лишь взаимным положением и ориентацией его циклической части. Возникает задача определения циклической части графа, которая математически сводится к определению его простых циклов [69].
Пусть G = (V, U) - граф, описывающий ОУС, где ve V- вершины графа (элементы системы), ue U — его ребра (различные соединения между элементами системы). Матрицей циклов (цикломатической матрицей) называется матрица C(G) = I CjJ, в которой для каждого простого цикла графа G есть строка и для каждого ребра - столбец, причем Су = 1, если і-й цикл содержит ребро Uy и су = 0 - в противном случае [78]. Многочисленные методы нахождения цикломатической матрицы графа основаны на соотношении CBT = 0(mod2), (3.14) где В - матрица идентификации графа G, а Т - знак транспонирования.
Однако практическая реализация этих методов требует весьма трудоемких и ненаглядных операций перемножения и обращения матриц. Значительно проще использовать методы, основанные на построении базиса пространства циклов над двухэлементным полем F2 = {1, 0}. Известно [78], что простой цикл, образованный присоединением хорды графа к его остовому дереву, является элементом базиса пространства циклов. Остовое дерево T (G) -это подграф графа G, содержащий все его вершины и являющийся деревом. Хорда - ребро графа G, не принадлежащее T (G).
Предлагаемый алгоритм реализует второй класс методов и состоит из двух частей: а) построение остового дерева и определение размерности цикломатиче ской матрицы (цикломатического числа графа m(G)); б) построение всех простых циклов и цикломатической матрицы.
Для построения остового дерева T (G) выполним следующие операции. 1. Каждой вершине ve V поставим в соответствие пометку (a,, Pj). 2. Выберем произвольную вершину v0e V, такую, что ссо = Ро = 0, и изменим пометку на (ао = 1, Ро = 0). 3. У всех верши Vj є V, таких, что OCJ = Pj = 0 и существует Vj є V, такая, что ребро (VJ, Vj) є V и сії Ф 0, изменим пометку на (ctj = oii + 1, PJ = vj). 4. Если для любого Vk є V, о Ф 0, то процесс построения остового дерева завершен, а само дерево определяется массивом {(щ, Pi)}, Vj є V, и цикло-матическое число m(G) = I ul -1 v + 1. Если же после очередного изменения пометок нашлись Vj є V, такие, что CCJ = Pj = 0, но не нашлось Vj є V с ос, Ф 0, таких, что ребро (vc, Vj) є V, то это означает, что граф G имеет, по крайней мере, две компоненты, и процедура повторяется с 2. После завершения процедуры цикломатическое число m(G) = I u -1 v + k, где k - число компонент графа G.
Очевидно, что {(ос;, Pi)}, vj є V определяет остовое дерево T (G). Действительно, все Vj є T (G), так как по построению {(aj, Р;)}, CCJ 0, и для каждой вершины Vj є V в T (G) есть ровно один предок pi. Таким образом, T (G) = (v, {(Vj, РО}), а множество X = {(VJ, Vj)} = V/ {(Vj, Pi)} образует множество хорд графа мощностью m(G).
Выделение простого цикла - элемента базиса основано на следующем утверждении: если Ui = (VJ, Vj) - хорда, то либо Vj прапредок Vj или Vj прапредок Vj, либо V; и Vj имеют общего предка или прапредка. В первом случае базисный цикл образован простой цепью (VJ, Pj, Pp,...,Vk) и хордой (v;, Vj) = Uj, a во втором - простыми цепями (VJ, pj, Ppi,...,Vk), (Vj, Pj, Ppj,...,Vk) и хордой Ui = (VJ, Vj). По найденным базисным циклам очевидным образом заполняются соответствующие строки цикломатической матрицы C(G).
Формализация задачи и разработка математической модели
Основной целью проектирования ИС является обоснованный выбор рациональных (в определенном потребительском смысле) состава, структуры, параметров и способов ее функционирования, отвечающих требованиям технического задания, и удовлетворяющих совокупности объективно существующих ограничений (экономических, производственных, технологических, временных и др.). Это - проблема выбора рационального технического решения для проектируемой ИС. Рациональное техническое решение трактуется как устойчивое состояние ИС, а выбор рационального технического решения понимается и выполняется как приведение ИС к устойчивому состоянию.
Приведение проектируемой ИС к устойчивому состоянию будем трактовать как установление системного гомеостазиса, главной отличительной чертой которого по сравнению с гомеостазисом кибернетической системы является целеориентированность с началом в выделении проблемы и концом в принятии обоснованного технического решения. Целеориентированность системного гомеостазиса задается техническим заданием на ИС и позволяет строить весь процесс проектирования как поэтапный итерационный поиск рационального технического решения в заданных условиях и при заданных ограничениях. Вместе с тем техническое задание недопустимо рассматривать как догму. В процессе системного проектирования оно подлежит корректировке по результатам промежуточных работ. Таким образом, системный го-меостазис при проектировании ИС реализуется в виде самоорганизующегося процесса взаимодействия потребителя и разработчика.
Процесс проектирования ИС как установление системного гомеостазиса осуществляется на основе формируемых в начале проектирования и непрерывно развивающихся в ходе проектирования методах. Эти методы отража ют различные аспекты объекта проектирования и реализуются на компьютерах, например, в виде систем автоматизации проектирования. Формирование, развитие и использование методов проектирования осуществляется в форме диалога разработчиков с компьютером, как интеллектуальным партнером. Главным содержанием такого диалога является логико-лингвистическое, имитационное и оптимизационное моделирование, что в простейшем случае реализуемо в форме взаимочередования известных процедур синтеза структуры и параметрического синтеза.
В тех случаях, когда формализация процессов функционирования отдельных компонентов ИС по каким-либо причинам невозможна или нецелесообразна, такой компонент будем вводить в ИС в виде эмулятора. При этом модель ИС становится смешанной (частично - математической, частично -физической), а сам процесс проектирования будет относиться к типу полунатурного проектирования.
Существенным моментом проектирования ИС является полнота выявления и описания области неопределенности ее применения, системных инвариантов и автономных законов сохранения. При этом помимо традиционной неопределенности в оценке параметров моделируемого объекта, будем учитывать и неопределенность в оценке будущих условий применения ИС, вероятностные неопределенности, а также неопределенности в достоверности внутренних связей модели.
Центральным моментом, наиболее сильно влияющим на качество и устойчивость технического решения, является регулирование перечня приобретаемых ИС и каждым ее компонентом структурных свойств и меры каждого такого свойства с целью удовлетворения требований технического задания. Для этого будем разделять собственные и структурные свойства каждого компонента ИС, добиваясь не только полноты и неизбыточности этих рядов свойств, но и наилучшей совместимости собственных и структурных свойств каждого компонента ИС.
Для проектирования ИС как целого важной задачей является формирование полного и неизбыточного перечня ее структурных свойств и введение на этой основе интегральных критериев для оценки и сравнения между собой альтернативных вариантов устройства и функционирования разрабатываемой системы. Успешное решение этой задачи достигается, во-первых, грамотным подходом к целевой декомпозиции модели (построению дерева целей и задач), во-вторых, тем, насколько правильно и полно выявлены, описаны и использованы механизмы согласования локальных целей и задач компонентов с глобальными целями и задачами, решаемыми данной моделью.
Любая системная модель включает одну или несколько баз данных, в которых доминирующее значение приобретают сами данные, их хранение и обработка. Поэтому базы данных будем разделять на два компонента: программные средства системы управления базой данных (СУБД), независимые от сферы их применения и смыслового содержания накапливаемых и обрабатываемых данных; информацию базы данных (БД), доступную для обработки и использования в конкретной проблемно-ориентированной сфере применения. В качестве показателей качества проектируемых баз данных будем использовать: полноту, достоверность, идентичность, актуальность, объем, оперативность, периодичность, глубину ретроспективы, динамичность.
В качестве основополагающего правила проектирования ИС будем использовать синтез подходов «от частей к целому» и «от целого к частям», что определяет характер и организацию поэтапных итераций (рис. 5.1). Взаимочередование этих подходов в процессе проектирования модели является залогом последовательного конструктивного уточнения задач проектирования и результатов их решения, чем, в первую очередь, обеспечивается устойчивость технического решения.
Похожие диссертации на Модели анализа и оптимизации организационно-управленческих структур в условиях конкуренции
