Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА І. Методологические основы построения и функционирования системы управления промышленного предприятия 14
1.1. Использование системного подхода для анализа организации и управления 15
1.2. Анализ принципов и методов формирования организационных структур 29
1.3. Анализ информационных аспектов процесса управления 46
Выводы: 61
ГЛАВА II. Анализ информационно-вычислительного обслуживания системы управления промышленного предприятия 66
2.1. Информационно-технологические потребности системы управления 66
2.2. Организация информационно-вычислительного обслуживания системы управления 74
2.3. Формирование разнооодных информационных сред в системе управления : 95
Выводы: 111
ГЛАВА III.. Моделирование организации информационно-вычислительного обслуживания аппарата управления промышленного предприятия на базе интеграции разнородных информационных сред 114
3.1. Моделирование управленческих информационных потоков в организационной структуре управления 114
3.2. Инфологическая модель интеграции разнородных информационных сред 128
3.3. Моделирование структуры распределенной информационно-вычислительной системы 136
3.4. Моделирование организации информационно-вычислительного обслуживания системы управления 142
3.4.1. Моделирование периодичности информационно-вычислительного обслуживания аппарата управления 145
3.4.2. Моделирование организации основных технологических процессов ПВО аппарата управления предприятия на базе интеграции разнородных информационных сред 157
Выводы...175
ГЛАВА IV . Организация информационного обслуживания системы управления промышленного предприятия на базе интеграции разнородных информационных сред в распределенную информационно-вычислительную систему 178
4.1. Анализ возможностей интеграции разнородных информационных сред промышленного предприятия в распределенную информационно-вычислительную систему 178
4.2. Архитектура распределенной информационно-вычислительной системы 191
4.3. Организация и функционирование распределенной информационно-вычислительной системы 206
Выводы: 215
Заключение 219
Литература 226
Приложения 245
- Анализ принципов и методов формирования организационных структур
- Организация информационно-вычислительного обслуживания системы управления
- Моделирование структуры распределенной информационно-вычислительной системы
- Архитектура распределенной информационно-вычислительной системы
Введение к работе
Актуальность проблемы. Реформирование структуры
национальной экономики и совершенствование управления ее основными звеньями является в настоящее время наиболее насущной задачей, от решения которой во многом зависит повышение благосостояния общества и страны в целом. Базу любой национальной экономики составляют промышленные предприятия. Поэтому ключевыми факторами совершенствования управления остаются повышение эффективности функционирования технической. экономической, социальной и организационной систем промышленного предприятия. В свою очередь, совершенствование системы управления промышленного предприятия немыслимо без использования современных программ но-технических средств и технологий обработки управленческой информации. Это находит свое проявление в организации информационно-вычислительного обслуживания аппарата управления в процессе принятия управленческих решений и сконцентрировано в рамках информационно-вычислительных систем (ИВС).
ИВС прошли длительный, эволюционный путь своего развития и в настоящее время в их структуре сосредоточен широкий спектр вычислительной техники и организационных форм ее эксплуатации. Для большинства промышленных предприятий Российской Федерации исключительно актуальной является задача создания единого информационного пространства, обеспечивающего информационные запросы управленческих звеньев различных уровней иерархии в реальном масштабе времени. Одним из путей решения этой задачи в сложных экономических условиях перехода к рыночной системе хозяйствования является разработка и внедрение на промышленных предприятиях (объединениях) методов интеграции ранее созданных и ныне функционирующих разнородных информационных сред, в основу которых положены новые информационные технологии и экономико-математические методы. Все это не только позволяет обеспечить систему управления промышленного предприятия всей необходимой информацией, но и осуществить более эффективное функционирование как имеющейся вычислительной техники, так самой системы управления при минимальных затратах дополнительных ресурсов.
Однако разработка и использование механизмов интеграции разнородных информационных сред в системе управления промышленным предприятием сопряжены с разрешением определенных проблем и трудностей методологического, теоретического и прикладного характера, к которым относятся:
недостаточная проработка вопросов проектирования, внедрения и
эксплуатации различного рода автоматизированных систем.
составляющих основу соответствующих информационных сред
промышленного предприятия; существенный разрыв между
имеющимися теоретическими методами разработки и
функционирования подобных систем в различных отраслях народного хозяйства; значительные различия как в технической, так и программной базе отдельных информационных сред, что и определяет из разнородность; отсутствие единой методологии функционирования информационных потоков как в рамках каждой отдельно взятой информационной среды, так и всей системы управления промышленного предприятия в целом, что не позволяет осуществить информационно-вычислительное обслуживание работников аппарата управления в реальном масштабе времени и приводит к значительным потерям в ходе производственной деятельности.
Преодоление указанных трудностей требует существенного развития методологии проектирования информационных систем организационно-экономического типа, разработки математических моделей и поддерживающих их инструментальных средств. позволяющих осуществить интеграцию разнородных информационных сред в системе управления промышленного предприятия.
Теоретические и прикладные исследования в области интеграции информационного обеспечения системы управления промышленного предприятия ведутся как в России, так и за рубежом.
Интенсивные исследования в области информационного
обеспечения системы управления промышленного предприятия
проводятся в Финансовой академии при Правительстве РФ,
Центральном экономико-математическом институте РАН, Институте
экономики РАН, Институте проблем информатики РАН, Академии
народного хозяйства при Правительстве РФ, Московском
государственном университете, Государственной академии управления. Российской экономической академии им. Г.В.Плеханова, Санкт-Петербургском университете экономики и финансов им. Н.А.Вознесенского. Московском государственном университете экономики, статистики и информатики, Всероссийском заочном финансово-экономическом институте и других организациях. НИИ системных исследований РАН, Институте кибернетики АН Украины и др. Однако, чаще всего отечественные и зарубежные исследования в данной области развивались без учета реальных особенностей конкретных информационных сред и лишь в незначительной степени затрагивали систему управления промышленного предприятия в целом, не учитывая при этом характерных особенностей и специфики организации информационно-вычислительного обслуживания аппарата управления.
Работы по созданию интегрированных систем обработки информации носят, как правило, экспериментальный, узкоотраслевой, прикладной характер и их масштабы не соответствуют требованиям современной науки и практики. В недостаточной степени изучены прикладные вопросы интеграции разнородных информационных сред и ее влияния на повышение эффективности функционирования системы управления промышленным предприятием в целом.
В условиях перехода к рыночным отношениям система управления промышленного предприятия должна основываться на подготовке многовариантных управленческих решений на базе получения и обработки достоверной оперативной информации. Для выполнения этого базового условия необходимо разрешить ряд методологических проблем, возникших в связи с реорганизацией промышленных предприятий и их организационной структуры управления, с одной стороны, и внедрением новых информационных технологий для выработки управленческих решений на качественно ином технологическом уровне решения как традиционных, так и новых задач - с другой. Ограниченность финансовых возможностей промышленных предприятий в настоящее время требует использования ранее разработанных территориально-распределенных информационно-вычислительных систем, которые обслуживают, как правило, разные сферы управленческой деятельности (САПР, АСНИ, АСУП, АСУ ТП и др.) и реализованы на базе использования разнородных программно-технических средств.
Анализ структуры информационно-вычислительных систем промышленных предприятий и организации информационно-вычислительного обслуживания аппарата управления показывает, что в данной области накоплен большой практический опыт в автоматизации обработки информации различных уровней системы управления на основе использования разнородных программных и технических средств. Однако в современных условиях функционирования промышленных предприятий возникла необходимость повышения требований к используемым на промышленных предприятиях информационным технологиям, к их оперативности, комплексности, рациональности, гибкости и адаптивности. Причем в новых условиях управленческая информация должна быть интегрирована в соответствии с уровнем организационной структуры управления и ориентирована на конкретного руководителя (пользователя).
Как показывает зарубежный опыт, при решении подобных проблем возникает необходимость разработки специализированного общесистемного программного обеспечения, получившего название "промежуточного слоя". В отечественной практике при разработке
распределенных ИВС это, как правило, отсутствует, хотя потребность в практическом решении подобных проблем велика.
В условиях формирования рыночных отношений информационно-вычислительное обслуживание аппарата управления промышленных предприятий должно строиться на основе интеграции разнородных информационно-вычислительных сред, функционирующих как многопользовательская интерактивная система, ориентированная на единую интегрированную распределенную базу данных.
Перед автором диссертационного исследования стояла задача анализа методологии построения и функционирования системы управления промышленного предприятия, специфики организации информационно-вычислительного обслуживания аппарата управления и разработки на этой основе комплекса математических моделей интеграции разнородных информационных сред в распределенную информационно-вычислительную систему, базирующуюся на использовании технологии клиент/сервер.
Актуальность перечисленных вопросов, их недостаточная методологическая, теоретическая и практическая проработка определила выбор темы диссертации и направления исследования.
Цель и задачи диссертационного исследования. Основной целью диссертационного исследования является разработка и теоретическое обоснование концепции формирования современных информационных технологий, основанных на преемственности методологии интеграции разнородных информационных сред промышленного предприятия в распределенную информационно-вычислительную систему (РИВС).
Исходя из поставленной цели в диссертации определены подцели, в рамках которых сформулированы и решены следующие основные задачи:
1. Анализ действующей системы управления промышленного
предприятия: исследование методологии построения и
функционирования системы управления; ревизия принципов и методов
формирования организационных структур управления; анализ
информационных потребностей процесса управления, учитывающий
специфику соответствующих организационных структур;
моделирование организации информационных потоков в системе
управления промышленного предприятия; исследование действующих
на промышленных предприятиях информационных технологий как
фактора повышения эффективности функционирования системы
управления; анализ организации информационно-вычислительного
обслуживания аппарата управления, охватывающий как
технологические, так и организационные аспекты.
2. Выбор стратегии формирования разнородных информационных
сред в системе управления промышленного предприятия: обоснование
путей улучшения информационно-вычислительного обслуживания
аппарата управления с учетом требований интеграции
информационного обеспечения принятия управленческих решений:
иссяедование информационных и технологических моментов
интеграции разнородных информационных сред в системе управления;
обоснование путей совершенствования информационно-
вычислительного обслуживания аппарата управления промышленного предприятия.
3. Разработка концепции интеграции разнородных
информационных сред промышленного предприятия: синтез
интегрированной инфологической модели разнородных
информационных сред, позволяющей установить наличие причинно-
следственных и временных отношений между ними, а также
взаимообусловленность основных функций, выполняемых системой
управления; моделирование структуры РИВС для заданного
множества задач управления, уровней организационной системы и
технических средств, где в качестве целевой функции принимается
максимизация эффективности функционирования системы управления
в целом.
4. Разработка комплекса математических моделей организации
информационно-вычислительного обслуживания (ИВО) актов
выработки и реализации управленческих решений на промышленном
предприятии: моделирование организации информационных потоков в
структуре управления промышленного предприятия; выбор
периодичности (частоты) обработки информации в рамках РИВС на
основе минимизации стоимостных затрат и учета регламентированных
сроков ИВО: моделирование основных фрагментов технологического
процесса ИВО аппарата управления.
5. Разработка технологии интеграции разнородных
информационных сред промышленного предприятия в распределенную
информационно-вычислительную систему. ориентированной на
использование имеющейся программно-технической базы: разработка
концепции функционирования РИВС. как многопользовательской,
интерактивной системы обработки управленческой информации;
исследование возможностей сопряжения разнородных программно-
технических комплексов и использование для этих целей программного
обеспечения промежуточного слоя; проектирование интерфейса
конечного пользователя РИВС, позволяющего в оперативном режиме
информационно-вычислительного обслуживания получать
необходимую для принятия управленческих решений информацию:
проработка путей повышения эффективности функционирования
РИВС в условиях динамичного развития информационных
технологий.
-9—
Предмет исследования. Предметом исследования являются процессы интеграции разнородных информационных сред в системе управления промышленного предприятия.
Объект исследования. В качестве объекта исследования выступает система информационно-вычислительного обслуживания аппарата управления промышленного предприятия.
М етодика исследования. Исследование базируется на
методологии научного познания и его конкретных приложениях в различных прикладных направлениях математики, информатики, системотехники, теории управления, системного анализа; современных принципах построения организационных структур управления промышленного предприятия и последних достижениях информатики в области развития конфигурации информационно-вычислительных систем и предполагает улучшение существующих, информационных технологий и совершенствование средств связи с целью увязки разнородных информационных сред в единое информационное пространство. При разработке отдельных положений диссертации автор руководствовался методическими материалами по проектированию, разработке, внедрению и сопровождению информационно-вычислительных систем в различных предметных областях.
В проведенном исследовании использовались элементы статистического анализа, теории экономических информационных систем, теории множеств, теории графов, математического программирования, объединенных единством методологии системного анализа сложных систем и на этой основе разработаны математические модели и эвристические алгоритмы их реализации.
В процессе диссертационного исследования проанализированы и
использованы разработки, выполненные научными коллективами и
отдельными учеными в Финансовой академии при Правительстве РФ.
Центральном экономико-математическом институте РАН, Институте
экономики РАН, Институте проблем информатики РАН, Академии
народного хозяйства при Правительстве РФ. Московском
государственном университете, Государственной академии управления, Российской экономической академии им. Г.В.Плеханова. Санкт-Петербургском университете экономики и финансов им. Н.А.Вознесенского. Московском государственном университете экономики, статистики и информатики, Всероссийском заочном финансово-экономическом институте и других организациях.
Источниковой базой исследования являются законодательные акты, положения Указов и Посланий Президента РФ, постановления Правительства РФ, решения государственных органов управления по вопросам дальнейшего развития и совершенствования хозяйственного механизма и внедрения новых информационных технологий,
ирименения математических методов и средств вычислительной техники в развитии народного хозяйства России и промышленных предприятий. При решении отдельных вопросов использовались российские и международные стандарты (Международной организации по стандартизации - ISO, Международного консультативного комитета по телефонии и телеграфии - МККТТ), документы, а также фирменные материалы и программные продукты мировых производителей средств вычислительной техники, коммуникаций и общесистемного программного обеспечения.
В диссертации обобщены результаты теоретических и практических исследований автора за период 1974-1997г.г. в области проектирования, создания и внедрения автоматизированных систем управления, а также разработки методов, алгоритмов и инструментальных средств в области автоматизации информационно-вычислительного обслуживания аппарата управления промышленных предприятий.
Диссертация выполнена в соответствии с проблемой «Анализ информационных технологий в экономике и менеджменте». госбюджетной НИР «Исследование, разработка и внедрение новых информационных технологий в экономико-управленческой сфере» (номер гос.регистрации 01.9.70001138), разрабатываемой на экономическом факультете Нижегородского государственного университета в рамках единого заказ-наряда Министерства общего и профессионального образования Российской Федерации.
Научная новизна диссертационного исследования заключается в разработке и теоретическом обосновании концепции развития информационных технологий в системе управления промышленного предприятия, базирующейся на объединении ранее разработанных и ныне функционирующих информационно-вычислительных систем в РИВС с целью существенного улучшения организации информационно-вычислительного обслуживания аппарата управления промышленного предприятия.
В диссертационном исследовании получены и выносятся на защиту следующие научные результаты:
- на основе системного подхода к анализу организации управления
промышленным предприятием сформулированы особенности
формирования организационной структуры управления как основного
интеграционного фактора, связывающего между собой все элементы
промышленного предприятия в единое целое и определяющего
целенаправленность его функционирования в современных условиях;
- на основе системного анализа процесса управления и прежде
всего его информационных проблем обосновано эффективное
применение линейно-функциональных организационных структур
системы управления, обеспечивающих высокую экономичность и
оперативность функционирования организационного механизма и являющихся базой для интеграции разнородных информационных сред промышленного предприятия в рамках РИВС;
разработан комплекс теоретико-методологических компонент по интеграции разнородных информационных сред промышленного предприятия в распределенную информационно-вычислительную систему и технологическая концепция ее функционирования в интерактивном, многопользовательском режиме обработки управленческой информации;
теоретически обоснован интеграционный подход к разработке распределенных систем обработки управленческой информации, учитывающий информационные потребности аппарата управления промышленного предприятия и его организационную структуру, который находит свое отражение в инфологической модели интеграции разнородных информационных сред;
- доказано, что архитектура большинства действующих на
промышленных предприятиях информационных сред, уровень их
технического и программного обеспечения позволяют осуществить их
последовательную интеграцию в рамках РИВС. а также дальнейшую
модернизацию и развитие;
разработана концепция построения распределенной
информационно-вычислительной системы на базе интеграции ранее
созданных и успешно функционирующих в системе управления
промышленного предприятия информационных сред, реализованных
на основе разнородных программно-технических комплексов, для
сопряжения которых необходимо осуществить разработку
программного обеспечения промежуточного слоя;
разработана организационно-техническая модель
функционирования распределенной информационно-вычислительной системы, в основу которой положен комплекс математических моделей обеспечивающих ее соответствие как самой организованной структуре системы управления, так и ее информационным потребностям;
на базе концепции построения и функционирования
распределенной информационно-вычислительной системы,
основанной на инфологической модели интеграции разнородных
информационных сред, разработан комплекс математических моделей
организации информационно-вычислительного обслуживания системы
управления промышленного предприятия в состав которого входят
моделирование структуры распределенной информационно-
вычислительной системы, моделирование периодичности
вычислительного обслуживания системы управления, моделирование
организации основных технологических процессов информационно-
вычислительного обслуживания аппарата управления промышленного
предприятия в рамках РИВС;
разработаны методы реализации типовой организации процессов информационно-вычислительного обслуживания аппарата управления как в разнородных информационных средах, так и отдельных узлах РИВС. позволяющие максимально автоматизировать вычислительную обработку управленческой информации и повысить ее оперативность;
на основе информационной взаимосвязи задач управления, которая находит свое отражение как в организационной структуре системы управления промышленного предприятия в целом, так и при реализации каждой отдельной задачи в соответствующем узле РИВС или информационной среде, в отдельности, обоснована возможность создания и функционирования распределенной базы данных.
Практическая значимость полученных результатов
подтверждается их прикладной направленностью и заключается в
широком использовании разработанных подходов и методов для
интеграции разнородных информационных сред в системе управления
промышленного предприятия. Результаты проведенного исследования
ориентированы на решение актуальной проблемы повышения
эффективности функционирования системы управления
промышленного предприятия на основе использования ранее разработанных и в настоящее время функционирующих информационных сред без привлечения дополнительных капитальных вложений на приобретения дорогостоящей вычислительной и организационной техники.
Практическую значимость состоит в том, что:
метод формализации движения управленческой информации на уровне транзакций, как функциональных результатов управления использован для анализа документопотоков в условиях действующего предприятия и разработки организационных мероприятий по совершенствованию системы управления промышленного предприятия;
методы и средства проектирования РИВС на основе интеграции разнородных информационных сред промышленного предприятия применены при разработке реальных систем не зависимо от их конкретной программно-технической базы;
математическая модель оптимизации структуры РИВС использована для распределения технических средств и оргтехники по уровням системы управления в соответствии с реализуемыми задачами управления, а также для выбора наиболее целесообразного варианта организации каналов связи между этими уровнями;
- технологические подходы к организации информационно-
вычислительного обслуживания аппарата управления применены при
модернизации И ВС независимо от формы организации обработки
данных и режимов их функционирования;
математические модели организации информационно-вычислительного обслуживания аппарата управления промышленного предприятия и методы их реализации использованы, как для повышения эффективности функционирования действующих ИВС, так и для целей их модернизации;
комплекс математических моделей применен при проектировании новых информационных сред промышленного предприятия для анализа эффективности предлагаемых вариантов их реализации.
Материалы диссертационной работы могут быть использованы:
при разработке различного рода автоматизированных систем
обработки информации; для организации управления
информационными ресурсами в организационных структурах управления различными объектами, в том числе и территориального уровня; при решении вопросов повышения эффективности функционирования ранее разработанных информационно-вычислительных систем,
Внедрение и апробация результатов исследования. Предлагаемые методы, алгоритмы и инструментальные средства использовались в рамках госбюджетных НИР: "Разработка на базе ЕС ЭВМ человеко-машинной системы принятия решений по иерархическим критериям эффективности" (номер гос.регистрации 0182.4010299) 1981-85 гг., "Разработка информационного и программного обеспечения АСУП на основе функциональных отношений" (номер гос .регистрации 0182.7020538) 1981-85 гг., "Анализ и моделирование процессов обработки экономической информации (номер гос .регистрации 018.80011064) 1986-90 гг., "Проектирование автоматизированных систем обработки экономической информации" (номер гос.регистрации 018.80011071) 1986-90 гг., "Совершенствование методов организации и проектирования автоматизированных систем обработки экономической информации в условиях интенсификации производства" (номер гос.регистрации 0190.00034024) 1986-90 гг., "Разработка и совершенствование новых информационных технологий в экономико-управленческой сфере" (номер гос.регистрации 01.9.30011118) 1989-95 гг., "Исследование, разработка и внедрение новых информационных технологий в экономико-управленческой сфере" (номер гос.регистрации 01.9.70001138) 1996-2000 гг., выполняемых на кафедре "Экономической информатики" Нижегородского государственного университета в период с 1981 по настоящее время.
Основные результаты работы нашли практическое применение при проектировании, организации, разработке и внедрении автоматизированных систем управления на промышленных предприятиях Нижегородского региона - АО «Завод Красное
Сормово», ПО «Горьковский Автомобильный Завод», ОАО «Завод Специализированных Автомобилей», АО «Мельинвест», АОЗТ «АвиаТехМас».
Полученные теоретические, методологические и практические результаты докладывались и обсуждались на Международных, Всесоюзных, Республиканских и региональных конференциях и семинарах, в период с 1976-1997 гг., имеющих непосредственное отношение к исследуемой проблематике, в том числе: второй Международной научной конференции "Малый и средний бизнес: организационно-финансовый механизм функционирования" (Н.Новгород; 1997); учебно-методической конференции "Совершенствование преподавания общеэкономических и гуманитарных дисциплин в ВУЗах УМО" (Москва, 1997), Международной научно-практической конференции "Государственное регулирование экономики / региональный аспект" (Н.Новгород, 1997); научно-методической конференции "Молодое поколение в науке и творчестве: школьник - студент - профессионал" (Москва, 1996); научно-практической конференции "Профессиональная подготовка экономиста в условиях современной информационной среды" (Тамбов, 1996); учебно-методической конференции "Компьютеризация обучения : теория и практика" (Москва, 1994), а также на ежегодных научных конференциях Нижегородского государственного университета по итогам научно-исследовательской работы.
Результаты исследования использованы в учебном процессе на экономическом факультете Нижегородского государственного университета по дисциплинам "Технология автоматизированной обработки экономической информации", "Экономические информационные системы", "Информационные технологии в экономике и управлении", "Системы автоматизированной обработки экономической информации", "Экономика информатики", включены в изданную учебно-методическую литературу. Методологические и общетеоретические положения диссертации применялись при подготовке инженеров-экономистов по специальности "Экономическая информатика и АСУ", бакалавров по направлениям "Экономика" и "Менеджмент".
Публикации. Основные результаты исследования опубликованы в 33 научных работах, б т.ч. в 3 монографиях и одном учебном пособии, выполненном в соавторстве, в которых автору в совокупности принадлежит 40,65 п.л.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа объемом 252 страницы состоит: из введения; четырех глав, включая 17 рисунков и 3 таблицы; заключения; списка использованной литературы из 302 наименований и 8 приложений.
Анализ принципов и методов формирования организационных структур
В условиях относительного обособления интересов отдельных звеньев народного хозяйства страны, целенаправленность в управлении экономикой осуществляется через иерархическое построение системы управления. Иерархия в данном случае выражается в делегировании некоторых полномочий органа высшего уровня управления органу низшему. При этом функции каждого уровня управления достаточно строго определяются и разграничиваются достигнутым всей системой уровнем развития. Более высокие уровни управления координируют интересы подчиненных им хозяйственных объектов, обеспечивая общие интересы, наиболее эффективное развитие всей системы в целом.
Соблюдение иерархии требует установления границ самостоятельности любого элемента любого уровня, предоставления ему прав и возможностей решать свои внутренние задачи в рамках решения общесистемной проблемы.
Граница самостоятельности - это прежде всего те хозяйственные функции, на которые данный элемент имеет право и может воздействовать. При этом необходимым условием разграничения функций будет являться способность нижележащего уровня принимать решения. а достаточным условием - иметь ресурсы для выполнения решений, не противоречащих общим интересам вышележащей ступени.
Иерархию элементов, подсистем и связей в системе, функционально подчиненных реализации единой цели системы, называют организацией или организационной структурой.
Наличие организационной структуры предполагает соблюдение определенного порядка взаимодействия элементов и подсистем, регламентации процесса управления в рамках применяемых системой методов управления, согласования критериев и показателей эффективности функционирования и развития всех элементов и уровней системы.
Принцип иерархичности организации сложных систем определяет одну из важнейших и характернейших их особенностей - возможность усиления управляющих воздействий. Иерархия элементов определяет возможность передачи управляющего воздействия вниз по системе. Как известно, построение и функционирование управляющих систем основывается на двух ведущих принципах: принципе иерархичности и принципе обратной связи.
Принцип иерархичности управления призван обеспечить устойчивость функционирования всей системы. Он заключается в построении многоступенчатой системы, в которой управление первичными производственными системами осуществляется органами нижестоящего уровня, контролируемыми органами следующего уровня.
Взаимодействие органов управления в иерархии состоит в том% что высший из них задает нижестоящему определенную установку, не регламентируя, однако, конкретных средств достижения цели. Специализация каждого уровня управления на присущих именно ему задачах составляет главное условие эффективного развития системы в целом. Как известно, государственное предприятие (объединение) представляло собой организационно и экономически обособленную, относительно самостоятельную систему и являлось сложным производственно-хозяйственным и социально-экономическим комплексом. Коллектив осуществлял производственно-хозяйственную деятельность на основе государственного плана, используя закрепленные в его оперативном управлении производственные фонды. Деятельность каждого промышленного предприятия строилась на сочетании централизованного руководства и относительной хозяйственной самостоятельности коллектива. В зависимости от производственно-технических особенностей и форм связи с другими звеньями национального хозяйства степень самостоятельности предприятия меняется, но предприятие всегда является организацией с достаточно законченным циклом производства, обладающим производственно-техническим, информационным и экономическим единством. На основе разделения труда по управлению промышленным предприятием выделяются функции управления - обособленные виды управленческой деятельности, и функции инженерного обеспечения производства. К ним относятся: общее и линейное руководство основным производством; технико-экономическое планирование; организация труда и заработной платы: организация материально-технического снабжения, сбыта и кооперации; комплектование и подготовка кадров; бухгалтерский учет и финансовая деятельность; конструкторская подготовка производства; ремонтное обслуживание производства; контроль качества продукции; охрана труда и техника безопасности и другие. Разграничение задач, решаемых различными функциональными подразделениями, в том числе линейными и функциональными службами, определяется разделением труда. Задачами работников функциональных служб являются организация, комплексная подготовка и обслуживание производства по всем направлениям хозяйственной деятельности промышленного предприятия. В задачи линейного управления входит непосредственное руководство производственным процессом, обеспечение выполнения производственной программы при рациональном использовании материальных и трудовых ресурсов. Деятельность руководителей производственных подразделений непосредственно влияет на ход выполнения работ. качество продукции и эффективность производства. Важнейшим условием успешной деятельности этой многочисленной категории руководителей является разумное и четкое разграничение обязанностей, обеспечение надежности и рациональности системы взаимодействия линейных и функциональных служб. В соответствии со структурой предприятия, производственного объединения выделяются уровни и звенья линейного управления производством. Во главе каждого производственного предприятия производства, цеха, участка, смены - стоит руководитель. На каждом уровне может быть несколько звеньев: в производстве - цехи, в цехе -участки, смены. Построение организационной структуры управления промышленного предприятия (ОСУПП) на всех уровнях основывается на единых принципах и различается лишь масштабами управляемых объектов. Соблюдение этих принципов и требований, предъявляемых к ним, является одним из критериев рациональности их построения. К основным принципам формирования организационной структуры управления промышленного предприятия относятся: принцип комплексности, который предполагает отражение в ОСУ всех структурных звеньев на всех уровнях и относится прежде всего к тому, чтобы в полной мере отразить не только субъект, но и объект управления; т.е. исходя из специализации и кооперирования раскрыть производственную структуру, начиная с ее первичных звеньев - производственных участков, цехов, крупных производственных единиц и предприятия в целом;
Организация информационно-вычислительного обслуживания системы управления
Среди проблем, возникающих в организации процесса управления, важное место занимает проблема обработки управленческой информации. По мере усложнения внутрихозяйственных связей постоянно возрастает объем информации, необходимой для подготовки и принятия целесообразных решений по управлению промышленным предприятием (объединением). Использование современной техники и технологии оказывает большое влияние на характер функционирования промышленного предприятия и выражается; во-первых, в расчленении процесса изготовления продукции на составляющие, частные задачи - конструкторские, технологические. производства специализированного оборудования, инструмента, оснастки, новых видов материалов и др.; во-вторых, в возрастании основных фондов и оборотных средств предприятия, что обусловлено не только увеличением объема выпуска продукции, но и более длительным процессом подготовки производства, значительными объемами незавершенного производства, запасами сырья и материалов и другими факторами; в-третьих, в детализации производственных задач. Время и средства, затрачиваемые в производстве, привязываются к решению частной задачи, которая должна быть точно определена задолго до ее решения. Соответственно возрастает роль планирования и организации производства. Организация производства - это порядок, предписывающий работникам определенные функции в решении частных задач, регламентирующий определенные взаимоотношения и связи между многочисленными процессами, элементами производства и предусматривающий взаимосвязанную, четкую и слаженную работу всех производственных подразделений, осуществление технологических процессов в требуемых режимах и в соответствии с плановыми показателями. Отметим некоторые характерные черты предприятия как сложной динамической системы и остановимся на особенностях управления. Как было изложено ранее, любое промышленное предприятие представляет собой систему, состоящую из большого числа взаимосвязанных объектов, которые могут выступать и в качестве самостоятельных систем - это зависит от поставленной задачи и цели исследования. Обычно выделяют основное производство и его обслуживание (технологическое оборудование, внутризаводской транспорт, инструментальное хозяйство, ремонтные службы, склады и т.д.) и систему управления предприятием (отделы и службы, занимающиеся организационным или административным обслуживанием). Возможно выделение структурных подразделений предприятия, скажем, по организационному или функциональному признаку. Действия всех структурных подразделений направлены на достижение единой цели, например, обеспечить выпуск продукции с минимальными затратами. Количество подразделений велико, их функции разнообразны и взаимосвязаны, изменения, возникающие в одних подразделениях, влекут за собой соответствующие изменения в других. Эта черта характеризует сложность системы. Все разнообразие связей между структурными подразделениями предприятия можно свести к двум типам: технологическим и функциональным. Первые определяются последовательностью перемещения и превращения материальных потоков в производстве в готовый продукт. Вторые обеспечивают связь основного и вспомогательного производств, единство многочисленных элементов и процессов, установленные пропорции в производстве. Характер типов связей различен. В первом случае связи носят материально-вещественный характер, во втором их природа совершенно другая, информационная. Связи первого типа являются предметом рассмотрения технических наук. Изучение функциональных связей, их информационного характера с точки зрения автоматизации происходящих при этом процессов является задачей настоящего исследования. Управление деятельностью предприятия можно представить в виде следующих последовательно выполняемых процессов.
В основу управления должно быть положено как стратегическое, так и оперативное планирование. На предприятиях (с серийным характером производства) перспективная программа формируется на основе контрольных цифр бизнес-плана и связей с потребителями продукции. Для выбора оптимального варианта бизнес-плана производства проводятся расчеты на максимизацию загрузки оборудования, прибыли; минимизацию затрат на производство и др.
В соответствии с установленными показателями на рабочих местах должно быть организовано взаимодействие материальных, трудовых элементов и ресурсов, участвующих в производственном процессе. Поэтому большое значение придается оперативному планированию и управлению, т.е. разработке календарно-ялановых нормативов движения производства, расчетам загрузки оборудования, составлению и доведению до каждого цеха, участка, рабочего места месячных, декадных производственных программ, план-графиков, сменно-суточных заданий.
Завершающий этап оперативного планирования и управления распределение работ между конкретными исполнителями. Величина отрезка времени, на который рассчитываются задания оперативного плана, зависит от характера производства, длительности цикла изготовления изделия и других конкретных условий. Однако во всех случаях эта величина должна быть достаточной для обеспечения бесперебойного хода производства.
Оперативное планирование основано на периодическом получении информации о деятельности производственных подразделений (или единиц оборудования) за установленный отрезок (планово-учетный период). Важную роль играет экономический анализ данных о ходе выполнения установленных заданий с выявлением причин и величин отклонений от плана-выпуска, разработка мероприятий, обеспечивающих устранение возникших отклонений. Цель этих процессов - выдача решений, уточняющих и корректирующих исходные задания в соответствии с изменившимися условиями производства. Эти решения являются оперативными плановыми заданиями и в конечном итоге должны обеспечить выполнение исходного бизнес-плана.
Следует подчеркнуть, что производственные планы на всех уровнях детализации (цель управления на соответствующий промежуток времени) должны быть разработаны с максимальным учетом возможностей предприятия, имеющихся ресурсов, установленного оборудования. Для успешного выполнения плана-выпуска продукции, кроме того, необходимо наличие определенных резервных ресурсов (производственной мощности, материалов, финансов и др.).
Моделирование структуры распределенной информационно-вычислительной системы
Идентификация элементарных контуров в графе Н=(Х,Г) по отличным от нуля диагональным элементам матрицы затруднительна, так как при наличии контура длины / будут отличны от нуля и все элементы матриц при возрастании степени матрицы. Эти элементы отвечают неэлементарным контурам. Гарантированное определение элементарных контуров всех значений /, имеющихся в графе Н=(Х,ГХ требует возведения матрицы Ru в степень до /inax=m+n-p, где m - число дуг графа Н=(Х.Г); п - число его вершин; р - связанность. В литературе изложен ряд методов, использование которых позволяет выделить элементарные контуры в неориентированных графах.
В [299] исключение неэлементарных маршрутов и циклов при определении их путем возведения в степень / усовершенствованной матрицы смежности предлагается производить путем умножения на каждом шаге матриц R(M) и R справа и слева и последующего сопоставительного анализа членов матриц rf, полученных обоими способами. Если такие члены, полученные обоими способами, имеются в матрицах R \ то они только тогда являются простыми. Недостатком этого метода является дополнительное умножение матриц на каждом шаге. В [295] предложен метод, позволяющий определять в неориентированных графах только неэлементарные маршруты и циклы, однако он связан с построением матриц специального вида. В рассматриваемом [30] случае, когда анализируемый граф Н=(Х,Г) является ориентированным, предложен более простой способ. Образование неэлементарных маршрутов в ориентированных графах возможно только при наличии циклов. При определении их предлагаемым способом (путем возведения в степень матрицы Ru) элементы матрицы, отвечающие неэлементарным маршрутам длиной / и выше, появляются в матрице R U!) 1 только в том случае, если в матрице R[! " имеются диагональные элементы г;"- = о, отвечающие циклам, при этом элементы, отвечающие неэлементарным маршрутам, появляются двумя способами: путем умножения г , " на г у. В этом случае маршрут включает последовательность "цикл-дуга", причем дуга может быть как входящей в цикл, так и не входящей в него; путем умножения rf на г у. В этом случае маршрут включает последовательность "кдуг-цикл". Образование элементов rf типа "цикл-дуга" в матрице jtf? предотвращается путем приравнивания к нулю диагональных элементов в матрицах на каждом шаге по мере их появления при возведении в степень. Выделение неэлементарных маршрутов типа "дуга-цикл" основывается на том, что связано с возвращением маршрута в вершину, входящую в цикл, то есть с тем, что элементы / » и г\-"1 отличны от нуля (h - длина цикла). Таким образом, повторное появление отличного от нуля элемента в столбцах, отвечающих вершинам, входящим в цикл, является признаком, определяющим неэлементарный маршрут, и алгоритм удаления неэлементарных маршрутов включает выписывание индексов элементов г» , отвечающих вершинам, входящим в цикл, на каждом шаге возведения в степень, начиная с А при котором произошло первое обнаружение циклов, и обнуление тех элементов, которые повторно имеют те же индексы. Использование этого приема позволяет минимизировать и степень, в которую возводится матрица Ru, так как из изложенного следует, что, начиная с некоторого /=N, матрица / =0. иными словами, максимальная длина элементарного пути и контура в исследуемом графе Н=(Х,Г) равна N-1. Рассмотренные способы определения элементарных контуров в ориентированных графах позволяют выявить их в процессе анализа в графе G=(XX) и на основе анализа информационных связей откорректировать его, ликвидировать ошибки в построении указанного графа, с тем чтобы затем осуществить построение схемы инфологической модели. 3.3. Моделирование структуры распределенной информационно-вычислительной системы При внедрении вычислительной техники в управление и создании ИВС с использованием ЭВМ различных классов возникает необходимость решения проблемы распределения информации и задач по отдельным компонентам (информационным средам) автоматизированной системы. Применение распределенной ИВС обеспечивает: более низкую стоимость вычислительной системы в целом: высокую гибкость и адаптивность к решению задач и живучесть системы за счет возможности ее реконфигурации: низкие затраты на монтаж, эксплуатацию и обучение персонала. В процессе разработки распределенной ИВС важное место занимает вопрос оптимизации ее структуры. Будем считать, что система задана, если имеется: множество задач управления, подлежащих решению; уровни иерархии системы управления и логические узлы обработки (интеграции) информации, на которых могут размещаться технические средства; комплекс технических средств, посредством которых может быть реализовано это множество. Функции, возлагаемые на технические средства РИВС, во многом зависят от наличия соответствующих эк ономико-математических моделей и методов их решений, а также от возможностей их реализации данным комплексом технических средств. В свою очередь, рассматриваемый комплекс технических средств выбирается для определенного круга решаемых задач с учетом ограничений на ресурсы при его создании, а также с учетом того, что реализуемые задачи должны достаточно эффективно выполняться этим комплексом технических средств. Очевидно, что решение каждой из задач на том или ином уровне иерархии системы управления конкретным техническим средством связано с определенными затратами, которые складываются из затрат: на передачу информации, необходимой для ее решения, с одного уровня на другой: непосредственно затраты на обработку информации (решение задачи), связанные со стоимостью машинного времени. Кроме того, следует учитывать и тот фактор, что из-за несвоевременности решения задачи (или не решения ее вообще в силу выхода из строя технического средства или отсутствия необходимой информации) возникают потери. связанные с субъективным (неоптимальным) решением, принимаемым человеком.
Каждое техническое средство, входящее в состав комплекса, характеризуется своими параметрами (быстродействием, объемом ОЗУ, стоимостью), определяющими как время решения задач, так и суммарные затраты на реализацию системы в целом, а эти затраты, в свою очередь, не должны превышать определенной суммы капитальных вложений. В силу этого встает вопрос о выборе оптимальной структуры системы с распределением задач системы управления по уровням и конкретным техническим средствам [30]. Предлагаемая ниже математическая модель оптимизации структуры РИВС позволяет осуществить: выбор из имеющегося комплекса задач управления именно тех, решение которых наиболее целесообразно в проектируемой РИВС. а из заданного набора технических средств наиболее подходящий для их реализации вариант комплекса технических средств; распределение технических средств по уровням (управления) обработки данных, а задач по техническим средствам; выбор наиболее целесообразного варианта организации каналов связи между рассматриваемыми уровнями управления из заданного множества возможных.
Архитектура распределенной информационно-вычислительной системы
Как отмечалось ранее, физической основой для реализации ряда информационных сред промышленного предприятия являются локальные вычислительные сети (ЛВС), построенные на базе однородных сетей ЕС ЭВМ, СМ ЭВМ и ПЭВМ, охватывающие вычислительные средства отдельных подразделений предприятия. Они предназначены для решения таких задач, как: значительное снижение длительности и стоимости вычислений, одновременное предоставление каждому пользователю широких возможностей в пределах вычислительных ресурсов; обеспечение возможностей работы аппарата управления с распределенной базой данных со своих рабочих мест; обеспечение представления каждому пользователю оперативной возможности работы с дорогостоящими и дефицитными вычислительными устройствами большой ЭВМ упрощение доступа к вычислительным ресурсам; автоматизация и повышение производительности труда аппарата управления в 2-3 раза за счет автоматизации этапа изготовления, контроля и рассылки писем и документов; автоматизация деловой обработки информации; создание интегрированных АСУ на основе объединения вычислительных средств АСУ ТП, АСУП. САПР, АСНИ и т.д. Кроме того, локальные сети, составляющие в настоящее время основу локальных вычислительных систем, характеризуется: небольшой географической распределенностью (1:10км); использованием единой коммуникационной среды, а следовательно, физической полносвязностью всех узлов сети, приводящей к замене маршрутизации адресаций; высокой и очень высокой скоростью обмена (1:100МБит/с); применением специальных методов и алгоритмов доступа к единой среде для обеспечения высокой скорости передачи при одновременном использовании среды всеми узлами коммуникационной подсети; ограниченностью возможных топологий (кольцо/магистраль). При проектировании ЛВС, используемых на промышленных предприятиях и в АСУ ТП, учитываются специфические требования, условия их эксплуатации: расстояния между абонентами сети могут быть весьма значительны (до 3-5 км); на работу ЛВС могут оказывать влияние промышленные электрические помехи; важным условием является определение максимального времени передачи сообщения: необходимо обеспечить доставку сообщений (в особенности аварийных) в течение заранее предсказуемого времени: ЛВС должна работать непрерывно, даже если некоторая часть ее потеряла работоспособность а также во время технического обслуживания и модернизации; повышаются требования к надежности (по некоторым оценкам -не более 1 ошибочного бита на 10і5 бит переданной информации); возможность эффективной пересылки небольших сообщений (датаграмм), составляющих значительную часть информационного потока на промышленном предприятии; простота интерфейса сети с пользователем; обеспечение приоритетного обслуживания абонентов [130]. Перечисленные требования определяют выбор коммуникационного оборудования и программного обеспечения для проектируемой ЛВС. Стоимость средств подключения к сети (сетевого программного обеспечения систем и адаптеров) оказывается значительно ниже стоимости ресурсов, получаемых пользователями от сети. Этим обусловлена эффективность ЛВС. Кроме того, объединение ЭВМ в сеть позволяет решать более сложные задачи и создает качественно новые условия для параллельной обработки данных коллективами пользователей ЛВС. Отказы в отдельных системах не приводят к отказу сети в целом, поэтому ЛВС обладают более высокой надежностью, чем системы обработки данных такой же мощности. построенные на основе единственной ЭВМ с подключенным к ней терминальным оборудованием. Область применения ЛВС чрезвычайно обширна: системы автоматизации проектирования и технологической подготовки производства, системы управления производством и технологическими комплексами, конторские системы, бортовые системы управления и др. Системы автоматизации проектирования и технологической подготовки производства, а также системы управления снабжением, сбытом, складами, распределением транспорта, банковские системы и т.д. обеспечивают высокую информативность за счет концентрации данных в едином комплексе и оперативного доступа к данным и средствам их обработки. Локальные сети являются эффективным способом построения сложных систем управления производственными участками, цехами и предприятиями. В таких системах для управления станками с ЧПУ, промышленными роботами, автоматическими транспортными и складскими средствами используются, как правило, микро-ЭВМ. Системы управления производственными подразделениями связываются с системами автоматизации проектирования, технологической подготовки производства и административного управления производством. образуя интегрированные производственные комплексы, решающие всю совокупность задач подготовки высокоавтоматизированного производства и управления им. В бортовых системах управления использование моноканала для сопряжения датчиков, устройств отображения и ЭВМ, решающих локальные задачи управления и контроля, позволяет значительно уменьшить число соединений и координировать работу многих подсистем, в результате чего снижается стоимость системы управления и повышается качество управления объектами. Как отмечалось ранее, подобные ЛВС обычно реализованы на базе вычислительной техники, разрабатываемой в рамках ЕС ЭВМ и СМ ЭВМ, а также при использовании микро-ЭВМ, построенных на микропроцессорной основе.
Версия централизованных сетей, которую фирма IBM пропагандирует с начала 90-х годов отличается такой особенностью. что роль главного сервера отводится в них мейнфреймам с архитектурой System Network Architecture (SNA), а не UNIX-компьютером, как предполагают другие крупнейшие поставщики систем для сетей масштаба предприятия, в том числе Hewlett-Packard, Sun Microsystems и Digital.
Развитие стратегической линии на использование мейнфреймов в качестве главного сервера информационной системы перешло в совершенно новую фазу. В настоящее время фирма IBM разработала ОС. (OS/390). работающую с обширным спектором аппаратных платформ и программных продуктов. Таким образом потенциал мейнфрейтов как интеграторов существенно необходимых сетей получил весомую поддержку. OS/390 представляет собой не что иное, как комплексное решение для сервера крупномасштабной централизованной сети. С точки зрения сети Internet можно отметить включение в эту платформу коммуникационного сервера (Communications Server) и программного продукта S/390 Wet Ready, предназначенных для поддержки в среде System/390 таких функций как интерактивный обмен большими массивами данных и графической информацией.
