Построение макромодели АС на предпроектной стадии ее проектирования

Одной из важнейших целей предпроектного анализа создаваемой АСУ является построение ее макромодели. Такая макромодель состоит из 4-х матриц следующего вида:

а) цели системы управления – (матрица Φ0),

б) цели системы управления – функции (матрицы Φ1),

в) функции системы управления – задачи (матрицы Φ2),

г) задачи – информационные потребности (матрицы Φ3).

Для построения этих матриц может применяться экспертный метод.

Рассмотрим, как строятся эти матрицы, и какие результаты можно получить путем их анализа.

Начинается построение макромодели с построения матрицы «цели - цели» (Φ0). Пусть путем экспертного опроса выявлены цели проектируемой АСУ:

Таблица 3.2

Номер цели	Формулировка цели	Обеспечивает цели
	Увеличить выпуск _________________ продукции до 10 тыс. шт.	2 и 7
	Повысить рентабельность производства	–
	Обеспечить ритмичность работы производства
	Повысить обоснованность планов
	Обеспечить выполнение заказов в срок
	Упорядочить потребление материалов
	Повысить качество продукции

 

Полученные данные можно представить в виде графа целей G1 и матрицы целей Φ0.

 

Рис. 3.7 Граф целей G1

 

Матрица целей Ф0

 

цель цель

 

Исходный граф целей можно упорядочить, расположив вершины по уровням иерархии, имея в виду, что на первом уровне находятся цели, достижение которых может быть осуществлено непосредственно, на втором уровне цели – которые могут быть достигнуты после достижения целей на первом уровне, и т.д. Такой граф имеет для нашего примера следующий вид:

 

В правильно организованной системе управления за выполнение каждой цели должен отвечать соответствующий орган управления. Поэтому иерархический граф целей должен совпадать с графом организационной структуры этой системы. Сравнение этих двух графов позволит наметить первые предложения по совершенствованию организационной структуры системы управления.

Граф целей позволяет дать предварительную оценку их значимости. В основу этой оценки могут быть положены следующие соображения: значимость цели определяется ее уровнем в иерархии целей, а также количеством и уровнем целей, которые обеспечиваются достижением оцениваемой цели. На основе этих положений предварительная оценка значимости целей может быть представлена следующим простым соотношением

,

где p_j – уровень j-й цели,

	1 , если j-я цель обеспечивает s-ю цель 0 , если нет

δjs=

 

 

Для нашего примера имеем цель

g1 : P1(P2+P7+P1)=1(3+2=1)=6 g2 : P2P2=3∙3=9 g3 : P3(P2+P3)=2(3+2)=10 g4 : P4(P3+P4)=1(2+1)=3 g5 : P5(P3+P5)=1(2+1)=3 g6 : P6(P2+P6)=1(3+1)=4 g7 : P7(P2+P7)=2(3+2)=10	α1=0,13 α2=0,20 α3=0,22 α4=0,07 α5=0,07 α6=0,09 α7=0,22

Для обеспечения выявленных целей АСУ должна реализовывать определенные функции управления. Пусть в результате опроса специалистов получена таблица (матрица 1) вида «цели - функции» Φ1. Она показывает, какие функции обеспечивают достижение каких целей.

Анализ этой матрицы позволяет, прежде всего, ранжировать функции по их значимости, учитывая значимость и количество обеспечиваемых целей, оценку значимости функций γ_i можно представить в виде:

где αj – оценка значимости целей,

 

Из матрицы Ф1 по коэффициенту значимости функций γ_i следует, какие функции надо автоматизировать в первую очередь, вторую и т.д.

Матрица Ф1 позволяет также отметить такую особенность организации, как высокая или низкая концентрация функций по отношению к поставленным целям. Так, в рассмотренном примере достижение цели g₃ связано с эффективным выполнением шести функций, что требует определенных усилий по их координации.

Матрица «цели – функции» Ф1

Функции (i)	Цели (j)
Уровень 3	Уровень 2	Уровень 1	γi
1. Перспективное планирование								0,06
2. Текущее планирование								0,08
3. Подготовка производства								0,13
4. Диспетчеризация								0,10
5. Материально-техническое обеспечение								0,18
6. Планирование загрузки производственных мощностей								0,17
7. Планирование и учет труда и зарплаты								0,2
8. Бухучет и финансы								0,04
9. Статучет								0,04

Для обеспечения указанных функций в системе управления должны решаться определенные задачи управления. Для этого необходимо построить матрицу «функции - задачи». Она показывает, реализация какого набора задач обеспечивает решение выбранных функций.

Матрица «функции – задачи» Ф2

Задачи (k)	Функции (i)
									μk
1. Повышение уровня расчетной обоснованности плановых показателей										0,17
2. Упорядочение нормативов										0,15
3. Анализ ритмичности производства										0,08
4. Расчет динамики зарплаты										0,06
5. Анализ себестоимости										0,13
6. Экономическое обоснование конструкции изделия										0,08
7. Лимитирование отпуска материалов										0,09
8. Составление материальных балансов										0,10
9. Расчет рентабельности										0,03
10. Учет затрат на капстроительство										0,11

Анализ этой матрицы может позволить определить важность задач.

Коэффициент важности задач определяют по формуле

,

где γ_i – значимость i-й функции

		1, если k-я задача обеспечивает выполнение i-й функции, 0, в противном случае

 

Теперь представляется возможным построить полную матрицу смежности целей и задач и уточнить оценки их значимости в организации и управлении. Эта матрица М имеет вид, представленный на рис. 3.8.

 

Ps*
α; j; mk	0,13	0,2	0,22	0,07	0,07	0,09	0,22	0,17	0,15	0,08	0,06	0,13	0,08	0,09	0,1	0,03	0,11
i s	g1	g2	g3	g4	g5	g6	g7	a1	a2	a3	a4	a5	a6	a7	a8	a9	a10		αi
g1																			0,097	Цели
g2																			0,05
g3																			0,089
g4																			0,025
g5																			0,049
g6																			0,053
g7																			0,089
a1																			0,028	Задачи
a2																			0,028
a3																			0,028
a4																			0,036
a5																			0,114
a6																			0,107
a7																			0,057
a8																			0,077
a9																			0,051
a10																			0,022

Рис. 3.8. Матрица смежности «Цели - задачи»

 

 

 

 

Рис.3.9. Граф «Цели–задачи»

Анализируя эту матрицу, можно получить разнообразную информацию о рассматриваемой системе целей и задач. Итак, преобразования матрицы приводят к распределению задач по уровням p*, приведенным в верхней строке табл. . При этом часть задач выдвигается на достаточно высокий уровень и становится равнозначной поставленным целям.

Уточненная оценка значений целей и задач α* основывается на принципах, положенных в основу определения α.

Для упрощения последующих записей пронумеруем столбцы и строки матрицы , положив номера строк i=j для g_i и i=k+7 для a_k и аналогично – номера столбцов s=j для g_i и s=k+7 для a_k. Тогда в этих новых обозначениях формула для вычисления α*_i имеет вид:

,

где ν_s = {α*_i , μ_k}, δ_is – элементы матрицы . Значения α*_i приведены в таблице.

Если какая-то строка содержит лишь 0, это означает, что данная цель (задача) является конечной (результирующей). Если же 0 содержит весь столбец, то соответствующую задачу следует считать исходной. Нулевые строка и столбец одного и того же номера означают, что данная задача одновременно и исходная, и результирующая, т.е. автономная. В этом случае целесообразно более детально проанализировать ее содержание. Часто есть основание полагать, что задача надуманная и никому не нужна, редко – это некая особая цепь.

Сравнение состава задач с их распределением по подразделениям оргсистемы позволяет выявить не решаемые задачи и установить, в какой мере квалификация и оплата исполнителей совпадают с важностью решаемых ими задач.

Показатель α*_i дает возможность выявить узловые задачи, решение которых имеет наибольшее значение для успешного функционирования системы. В данном примере это задачи а₅ и а₆.

После анализа матрицы цели – задачи можно переходить к построению матрицы Φ3 «задачи - информация». Ее анализ позволяет установить степень загруженности подразделений, высказать рекомендации по их штатной численности, предпочтительной схеме распределения решаемых задач и целесообразном уровне автоматизации. Эта матрица формируется следующим образом:

1) устанавливается информация, получаемая тем или иным функциональным или линейным подразделением;

2) устанавливается информация, формируемая в функциональных или линейных подразделениях;

3) определяются виды информации, используемой в системе управления;

4) определяются необходимые для обеспечения данных задач виды информации;

5) определяется, какое количество каждого вида информации в принятый за расчетный период необходимо для обеспечения решения рассматриваемых задач.

Полученные данные можно представить в виде таблицы Ф3 «задачи – информация »

Вид информации	Цели и задачи (i)	Fkmax
		…
1. цена готовой продукции
2. расчет трудоемкости
3. справки
4. спецификация
…
Общее количество информации, обеспечивающее решение i-й задачи Fi [Т бит/сутки]

 

 

Анализ полученной таблицы позволяет установить:

1) максимальное количество информации определенного вида в течение установленного периода F_kmax;

2) суммарное количество информации, необходимое для решения каждой задачи F_i

3) вид информации, требуемой для решения соответствующей i-й задачи:

4) виды информации, которые не используются непосредственно в решении задач;

5) задачи, не обеспеченные информацией.

Если φ – количество информации, которую может обработать один человек в заданный период, то φ=10⁵¸10⁶ (бит/сутки)

Пусть F₀ – количество информации, циркулируемой в самой организационной системе, а F_вн – внешняя информация, которая вносится в процессе управления извне. Тогда можно определить максимальную численность людей в организации

,

где .

Этот коэффициент b учитывает тот факт, что любая производственная информация должна быть кем-то в организации использована, а используемая – кем-то произведена.

На основании матриц «цели - цели», «цели - функции», «функции – задачи», «задачи - информация» можно построить обобщенную логико-информационную модель проектируемой АСУ. Эту модель можно представить в виде трехдольного ориентированного графа G₀=(Z,W), где Z – множество вершин, состоящее из четырех подмножеств: Z=Z_цÈZ_фÈZ_зÈZ_и , Z₁ÇZ₂ÇZ₃ÇZ₄=0,где Z₁ – подмножество целей, Z₂ – подмножество функций, Z₃ – подмножество задач, Z₄ – подмножество информационных элементов; а W – множество дуг, показывающих информационную взаимосвязь между элементами множества Z. Если дуги множества W отражают структуру информации, то граф G₀ превращается в мультиграф. Граф G₀ естественным образом распадается на несколько подграфов. В общем виде его можно представить так, как это показано на рис. 3.10.

Для упрощения этого графа иногда выделяют из него подграф, относящийся к целям.

В результате получают логико-информационный граф, показывающий связь информационных элементов, задач и функций управления. При этом функции управления отождествляют с функциональными подсистемами проектируемой АСУ. Пример такого графа приведен на рис. 3.11.

В таблице 3.3 даны обозначения, принятые на этом рисунке.

Рис. 3.10. Обобщенная логико-информационная модель проектируемой АСУ