автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Автоматизация поддержки управленческих решений при организации наукоемкого производства на основе гибкой обратной связи

На права>^эукопи£и==>

КРАСНОВ ЮРИЙ АЛЕКСЕЕВИЧ

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПОДДЕРЖКИ УПРАВЛЕНЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПРИ ОРГАНИЗАЦИИ НАУКОЕМКОГО ПРОИЗВОДСТВА НА ОСНОВЕ ГИБКОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ

Специальность 05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2013

з 1 ЯНВ 2013

005049160

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)» на кафедре «Автоматизированные системы управления»

Научный руководитель Приходько Вячеслав Михайлович,

член-корреспондент РАН, доктор технических наук, профессор, МАДИ, ректор

Официальные оппоненты Фоминых Игорь Борисович

доктор технических наук, профессор, Российский научно-исследовательский институт информационных технологий и систем автоматизированного проектирования (Рос НИИ ИТ и АП), заместитель директора, г. Москва Москалев Антон Геннадиевич кандидат технических наук, закрытое акционерное общество "Нанософт" (ЗАО «Нанософт»), системный аналитик, г.Москва

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный технический университет им. Н.Э.Баумана - Национальный Исследовательский Университет техники и технологий (МГТУ им.Н.Э.Баумана), г. Москва.

Защита состоится 13 февраля 2013 г. в Ю00 часов на заседании диссертационного совета Д.212.126.05 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)» по адресу: 125319, г. Москва, Ленинградский пр., д.64.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАДИ.

Автореферат разослан 11 января 2013 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять в адрес диссертационного совета университета, а копии отзывов присылать по электронной почте: исИзоуе1@тас11. ги

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

Михайлова Н.В.

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы

Современный организационный и технологический уровень промышленных предприятий по выпуску наукоемкой продукции, в первую очередь, определяется возможностью оперативного и динамичного управления производственными процессами. Текущая ситуация определяет необходимость автоматизации технологических процессов, начиная с формирования портфеля заказов и, заканчивая оперативным управлением производственной деятельностью, что невозможно без использования информационных систем поддержки управленческих решений и систем интеллектуального анализа данных. Конечной точкой любого процесса управления является принятие управленческого решения. Подготовка и принятие решений -одна из основных функций управления. Не случайно управление в самой общей форме являет собой процесс выработки, принятия решений (программ, директив, приказов, планов и т.д.) и их реализации. Особую важность это приобретает на производстве, где выпуск продукции связан с необходимостью проведения большего объёма теоретических расчётов, научных изысканий и экспериментов, т.е. наукоемком производстве. Обычно наукоёмким считается производство, у которого на научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы приходится не менее 60 % всех затрат, связанных с подготовкой и выпуском продукции. Это самолёто - и судостроение, создание ракетно-космических систем, производство радиоэлектронной аппаратуры, аппаратных и программных средств вычислительной техники, ядерных реакторов, уникальных приборов для научных исследований и т. п. Основная часть затрат приходится на разработку оптимальной конструкции изделий, создание новых материалов, разработку новых схем, обеспечение требуемой надёжности, экологической чистоты и безопасности обслуживания. Эффект функционирования системы, достижение поставленных перед ней целей в значительной степени предопределяется качеством решений, то есть их обоснованностью, компетентностью и своевременностью.

Требование реализации свойств адаптации в системах поддержки управленческих решений, в свою очередь, ставит круг сложных задач, связанных с многоуровневым моделированием человека как пользователя информационной системы, как субъекта общения и как индивидуума с только ему присущими характеристиками восприятия, переработки информации и принятия решений. При этом адаптация требует реализации обратной связи в системе поддержки управленческих решений. Именно этой проблеме посвящена данная работа, что определяет ее актуальность.

\

Цель и основные задачи исследования

Целью работы является повышение эффективности системы поддержки управленческих решений при организации наукоемкого производства за счет организации гибкой обратной связи в структуре управления.

Для достижения данной цели в работе поставлены и решены следующие задачи:

1. Системный анализ методов и моделей формирования организационных структур в наукоемком производстве.

2. Разработка моделей функционирования организационной структуры с гибкой обратной связью и поведения ЛПР при оперативном планировании производственной деятельности .

3. Влияние внешних факторов на характер связи исследуемых законов распределения и статистический анализ отказов для определения периода диагностики.

4. Разработка моделей и алгоритмов формирования и оценки эффективности организационной структуры и технологии управления наукоемким производством.

5. Формализованное описание основных бизнес-процессов изготовления и ремонта сложных технических изделий.

Методы исследования

При разработке формальных моделей компонентов в диссертации использовались методы общей теории систем, классический теоретико-множественный аппарат, теория случайных процессов, теория графов, методы математического программирования, имитационное моделирование и др.

Научная новизна

Научную новизну работы составляют методики, методы, модели и алгоритмы организации обратной связи в системе поддержки управленческих решений при организации наукоемкого производства.

На защиту выносятся:

• модель формализованного представления деятельности руководителя на основе формального выделения управляемого и управляющего процессов;

• методика подбора функций распределения вероятностей наработки на отказ компонентов сложных технических систем;

• Марковская цепь периодичности диагностики и замены агрегатов и деталей с учетом взаимосвязи отказов;

• схема взаимодействия основных компонентов системы управления с гибкой обратной связью.

Достоверность научных положений, рекомендаций и выводов

Обоснованность научных положений, рекомендаций и выводов, изложенных в работе, определена проверкой согласования

результатов аналитических моделей со статистическими показателями и результатами имитационного моделирования. Достоверность положений и выводов диссертации подтверждена положительными результатами внедрения в ООО «Институт «Газэнергопроект».

Практическая ценность и реализация результатов работы

Научные результаты, полученные в диссертации, доведены до практического использования. Они представляют непосредственный интерес в области комплексной автоматизации систем поддержки управленческой деятельности по организации наукоемкого производства. Разработанные методы и алгоритмы прошли апробацию и внедрены для практического применения в ряде предприятий, а также используются в учебном процессе в МАДИ.

Содержание отдельных разделов и диссертации в целом было доложено и получило одобрение:

• на Российских, межрегиональных и международных научно-технических конференциях и семинарах (2008-2012 гг.);

• на заседаниях кафедр «Эксплуатация автомобильного транспорта и автосервис», «Автоматизированные системы управления» МАДИ.

Совокупность научных положений и практических результатов исследований в области автоматизации процессов поддержки управленческих решений при организации наукоемкого производства.

Структура работы соответствует списку перечисленных задач, содержит описание разработанных алгоритмов, методов, моделей и методик.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Структура работы соответствует списку перечисленных задач, содержит описание разработанных методов, моделей и методик.

Во введении обосновывается актуальность работы, приведено краткое содержание глав диссертации, определена цель и поставлены основные задачи исследований.

В первой главе диссертации проведен системный анализ моделей организации наукоемкого производства, а также методов оптимизации организационных структур.

В теоретических подходах к синтезу организационных структур постулируются требования к системам управления и характеристикам объектов управления, формируются правила вывода, порождающие организационные структуры (ОС), которые удовлетворяют характеристикам целостности. Опыт и знания проектировщиков концентрируются в аксиомах теоретического подхода, в основе которых также лежат некоторые нормативные принципы, определяющие целостность системы, а именно: минимизации взаимодействия структурных подразделений ОС; организационной замкнутости контура управления; функциональной полноты и др.

Задачи совершенствования промышленных предприятий и управления ОС в меняющихся условиях деятельности решаются в работах Андреева В.П., Бездудного Ф.Ф., Брагиной З.В., Дельцовой В .А., Есипова В.П., Когута А.Е., Мазура И.И., Малютиной Е.А., Шапиро В.Д. и других авторов. Проблемы синтеза «гибких» производственных и управленческих структур исследуются в работах Бичунуса Р., Данилина Г.С., Лапшина Е.И., Раппорта B.C., Соколова В.Г., Углова Ю.К. и других авторов. Оценке эффективности и разработке моделей функционирования организационных структур с целью их оптимизации посвящены исследования Аганбегяна А.Г., Кулибанова B.C., Левицкого Е.М., Лыковой Л.Н., Марчука Г.И., Музюкина М.А., Швецова Ю.В., Шклярова А.Ф. и др.

Далее в работе рассмотрены различные типы организационных структур. Так, организационная модель - это принципы формирования подразделений, делегирования полномочий и наделения ответственностью. По сути, организационная модель показывает, как сформировать подразделение. Показано, что на практике применяют следующие принципы формирования подразделений:

• функциональная модель: «одно подразделение = одна функция»;

• процессная модель: «одно подразделение = один процесс»;

• модель, ориентированная на контрагента: «одно подразделение = один контрагент» (клиент или клиентская группа, поставщик, подрядчик и прочее).

В качестве базовой модели формирования организационной структуры в диссертации принимается модель преобразования технологического графа, который получается на основе формального описания всех бизнес-процессов предприятия. Данная модель весьма условна и учитывает лишь один из аспектов, влияющих на структуру организации, однако она допускает обобщения, позволяющие более полно описать построение структуры организационной системы.

Технологический граф над множеством вершин N представляет ориентированный граф без петель T=<N, £т>, ребрам которого (u, v)eEr сопоставлены r-мерные вектора /т(и, v) с неотрицательными компонентами: /T:£T->Rr+. Вершины данного графа - это элементарные операции технологического процесса предприятия или конечные исполнители (рабочие места). Связь (u, v)eET в технологическом графе означает, что от элемента и к элементу v идет r-компонентный поток сырья, материалов, энергии, информации и т.п. Интенсивность каждой компоненты потока и определяется компонентами вектора /т(и, v).

Пример технологического графа с двухкомпонентными потоками приведен на рис.1. Числовые значения данных компонент для каждой из дуг технологического графа описывают (в условных единицах) объемы печатных документов и устной информации, передаваемых с

одного рабочего места на другое. В принципе, вершины данного графа можно рассматривать и как рабочие места, и как операции технологического процесса.

Для выделения характерных особенностей функционирования организационной структуры в работе выделены управляемый и управляющие процессы. Управляемый процесс представляет собой упорядоченную последовательность технологических процедур, непосредственно реализуемых в рамках постановки и достижения цели С,.. Управляющий процесс является последовательностью реализаций управленческих мероприятий, генерируемых руководителем и выполняемых под его эгидой для достижения цели С/, управляемого процесса.

В общем виде протекающий во времени t /'-й управляемый процесс у (г) описывается переменными его состояния

У и = [и с,; уп, у, 2Ун.; Л,д; г1; \ (/ = 1,2,..., ц), (1)

где (/ = 1, Ц) - переменные состояния /-го процесса; /7/д (д = 1, в,) -

параметры /'-го процесса, представляющие собой величины, характеризующие какие-либо свойства процессов, например, при управлении финансами - уровень инфляции, обменный валютный курс и др.; г,\ - ресурс /'-го процесса; 1} - управляющее воздействие

на /-й процесс, реализованное в течение календарных суток

= Щ).

Совокупность переменных СОСТОЯНИЯ (/-/+1) образует вектор

4-1 )(!)=1УМУ12((),..,УИМ (2)

описывающий изменение состояния процесса после даты с^ последней корректировки.

Состояние /-го процесса в каждый момент времени ? соответствует определенной точке пространства состояний, образуемого переменными состояний, с координатами в точке /. Совокупность точек, соответствующих некоторой точке

У/АЦми^'ДЧ-,)'-'^^-«))при где -начало отсчета

времени с момента последней корректировки процесса, и всем моментам времени t >td ^ образует траекторию движения процесса в

пространстве состояний.

Реализации практически каждого управляемого процесса предшествует фаза подготовки. Во время подготовки /-го процесса достижения цели С,-, рассматриваются различные возможные ситуации и формируются промежуточные этапные цели с, еС(, определяются управляемые параметры процесса, ограничения на переменные состояния процесса, критерии оценки состояния процесса, создается ресурсное обеспечение процесса, разрабатывается календарный план процесса и т.д.

Во второй главе рассматриваются вопросы параметризации обобщенной модели процесса управления наукоемким производством, и рассматривается структура системы поддержки управленческой деятельности (СПУД).

В диссертации решается вопрос формализованного представления деятельности руководителя (рис.2.), основной задачей которого является реализация оперативного управления производственными процессами.

При этом считается, что разработка всех планов завершена и все процессы находятся на стадии реализации. Руководитель с необходимой дискретностью, например, ежедневно, оценивает состояния каждого из управляемых процессов. Если все процессы идут в пределах заданных ограничений и внеплановое вмешательство уже не требуется, то руководитель строит свою деятельность в соответствии со сформированным накануне планом. Заложенный в план резерв времени руководитель использует на выполнение дополнительных мероприятий т г (г е {1,2,...,Я},г * к),

(3)

которые он также включает в план:

Затем в соответствии с запланированным расписанием он выполняет необходимые действия. Если какой-либо процесс или несколько процессов отклонились от нормального состояния, то возникает необходимость его вмешательства. Получив информацию о нарушении нормального хода процесса или ряда процессов, руководитель оценивает значимость этих нарушений.

Ситуация усложняется, когда необходимо формировать новые мероприятия. По результатам оценки состояния е,у /-го управляемого процесса в ^ момент времени и просмотра содержания плана-сценария Ртг руководитель назначает новое управленческое мероприятие:

Z:ф¡¡,Prm\->m¡. (4)

Рис. 2.

Структурная схема управленческой деятельности

Для этого мероприятия он определяет дату проведения с/ш, в соответствии с которой мероприятие

= Ц.сЦ (5)

включается в план /-го управляемого процесса Ртщ-После чего переносится в сводный план управленческих мероприятий Рт, в план-сценарий Рт, и в план-диспетчер Р „ . Действия,

связанные с корректировкой плана-диспетчера, производятся тогда, когда датой проведения нового мероприятия является с^с^су.

В период времени (¡V, порядок действий руководителя регламентируется планом-диспетчером Р „ , в соответствии с

которым во время идентифицируется управленческое

мероприятие mjfk и организуется его выполнение. В зависимости от

цели управленческого мероприятия процесс его реализации завершается формированием результата либо контроля, либо управления, либо другого вида обработки информации. После этого руководитель переходит к выполнению следующего мероприятия

ч,

Свою деятельность в период dv+i, как и в предыдущий период dv, руководитель начинает с оценки состояний управленческих процессов и затем действует по логической схеме, которая не отличается от рассмотренной.

Предложенная поведенческая модель управленческой деятельности составляет основу для создания инструментальных средств. Поэтому при построении СПУД необходимо включение в ее архитектуру особенности этой модели, базирующейся на процедурах оценки состояния управляемых процессов, назначения, планирования, диспетчирования, выполнения управленческих процедур и реализации управляющих воздействий.

Техническое обслуживание и ремонт сложных технологических и транспортных машин, несомненно, можно отнести к разряду наукоемкого производства, так предусматривает разработку новых схем, обеспечение требуемой надёжности, экологической чистоты и безопасности обслуживания. Это определило ряд частных задач, решенных в диссертации и направленных на проблемы диагностики, отказов и замены агрегатов. Все эти перечисленные задачи непременно присутствуют в наукоемком производстве, и их решение позволяет организовать обратную связь для формирования управленческих мероприятий на основе прогнозных моделей.

Так, для определения оптимальной периодичности диагностирования на примере аккумуляторных батарей была разработана модель, описывающая изменение эксплуатационного состояния. Граф этой модели приведен на рис.3.

Все аккумуляторные батареи (АКБ), находящиеся в эксплуатации, были разбиты на три группы: АКБ, по своим параметрам удовлетворяющие нормативам, соответствующим сезону эксплуатации (группа I). АКБ, сохраняющие работоспособность, но по своим параметрам (степень заряженности) не удовлетворяющие действующим нормативам (группа II). АКБ, находящиеся в ремонте, новые батареи, подготавливаемые к эксплуатации и аккумуляторные батареи, подлежащие списанию (буферная группа III).

В модели были приняты следующие обозначения:

-.A(f), 6(0 - распределение аккумуляторных батарей по времени нахождения в эксплуатации соответственно в I, II и III группах;

- Х^) - соответственно плотность распределения и интенсивность потока переходов аккумуляторных батарей из группы I в группу II;

- - соответственно плотность распределения и интенсивность потока переходов аккумуляторных батарей из группы II в группу !;

- ц(1) - плотность потока выхода в ремонт или на списание и плотность потока поступлений новых и отремонтированных аккумуляторных батарей в эксплуатацию.

Приняты обозначения: A(t) - распределение аккумуляторных батарей в группе А по времени эксплуатации с момента перехода аккумуляторных батарей в данную группу; B(t) - распределение аккумуляторных батарей в группе В по времени эксплуатации с момента перехода аккумуляторных батарей в данную группу. В работе получены аналитические выражения для A(t) и B(t) как при отсутствии, так и при наличии системы управления надежностью АКБ по состоянию. Эти решения также описывают долю парка АКБ, находящихся в предотказном состоянии. Эта доля зависит как от периодичности проведения диагностирования, так и от параметров законов распределения для функций вероятности, являющихся образующими для и À2(t). В простейшем варианте (без

диагностирования) эти выражения имеют вид

A(t)=A0P,(f), B(t)=B0P2(t)e'û. (6)

Сбор данных проводился за большой промежуток времени по формулярам автомобилей на предприятиях, поддерживавших высокий уровень автоматизации производственной деятельности.

Данная задача направлена на формирования прогнозной модели агрегатов в условиях их независимости выхода из строя. Однако, как известно зачастую вывод одного узла влечет за собой моментальный выход другого в силу технических характеристик всей машины. Поэтому следующая задача направлена на решение вопросов совместной замены агрегатов.

В том случае, когда в ходе ремонта блока производится замена только одной детали, отказ которой привел к необходимости проводить ремонт (стратегия 1), может быть принята модель формирования потока отказа для каждого элемента независимо от остальных.

В том случае, когда при устранении неисправности проводится замена не только той детали, которая непосредственно вызвала отказ блока, но и некоторых других (предельный случай - замены всего блока), будет рассматриваться стратегия 2.

В диссертации рассмотрен случай, когда блок состоит из 2-х элементов:

а) - базовая деталь;

б)-"дополнительная" деталь, в зависимости от изменения характеристик закона распределения вероятностей наработки до отказа которой и проводились расчеты.

За базовую деталь при реальном анализе может быть принят весь блок за вычетом детали (а). При отказе любой из деталей проводится замена всего блока.

Для детали (а) приняты неизменные, нормировочные значения: математическое ожидание Ма=1; среднеквадратическое отклонение ста=0.3. Для детали (б) значения Мб и аб варьировались в небольших пределах от 0,6 до 1,8 по отношению к соответственно Ма и оа. Для принятой дисциплины восстановления работоспособности блока вероятность того, что отказ блока произойдет из-за отказа детали у равна:

Р] = ^(х,Му,ау)*К0(*»мо.®о)** ■ (7)

п

где: ^ - плотность распределения для ЗРВ по Т-й детали, ^ - функция безотказности для остальной части блока, М2, ст2 - математическое ожидание и среднеквадратическое отклонение для детали У , П -область определения функций 1) и ^ .

Соответственно реализуемая наработка на отказ для детали у , рассчитываемая как среднее по тем случаям, когда отказ блока происходит из-за отказа детали у, равна:

.fj{x,Mj,CJ)*x*Ro()<1Mo>ao№ Ч = ]-р ■ (8)

п Г1

Результаты проведенных расчетов даны на рис.4, и 5. Здесь показаны поведение описательных характеристик потоков отказов для деталей (а) и (б) в зависимости от изменения Мб и а6.

е.«

ТГ

,/Базовый^ 1ч элемент )

ҐДополнительный" элемент

•{ 8 целом I по блоку

Рис.4. Математическое ожидание наработки на отказ элементов и блока в целом при восстановлении работоспособности по стратегии 2

I - при независимой замене отказавших элементов II - при замене всего блока из-за отказа любого элемента Рис.5. Соотношение функций, характеризующих

реализуемые потоки отказов по элементам (а) и (б)

Реализуемая средняя наработка на отказ по элементу (б)

Отношение величины потока отказа блока по элементу (б) к потоку отказа блока по элементу

м_

Видно, что в случае стратегии 2 при изменении параметров, характеризующих ЗРВ для детали (б), меняются как Рб, Ц, так и Ра и 1_а. Следует отметить, что пересечение поверхностей (а) и (р), т.е. линия, при которой равны реализуемые средние наработки на отказ соответственно деталей (а) и (б), проходит отнюдь не по прямой Мб/Ма=1.

Это приводит к случаям, когда деталь с меньшей (по отношению к другой детали) средней наработкой на отказ при восстановлении

блока по стратегии 2 будет иметь реализуемую среднюю наработку большую, чем у сравниваемой детали (если их характеристики рассчитывать как среднеарифметическое по всем случаям отказа блока по причине неисправности той или иной детали). Разница между потоками отказов блока, вызванных (а) и (б), формирующимися при стратегиях 1 и 2, еще существеннее (рис. 5.), чем между реализующимися средними наработками на отказ по причинам (а) и

Приведенный выше подход к решению задачи демонстрирует причины возникновения ошибок и позволяет просчитать их масштаб. Использование подобной модели позволяет также решать и обратную задачу нахождения параметров надежности для каждой из 'п' деталей, составляющих блок, при наличии статистики о наработке до отказа Lj по подобной специфической выборке и вероятности Pj отказа блока из-за детали "j".

Далее в диссертации рассмотрена технология замены отказавших деталей новыми деталями или комплектующими (сезонная составляющая не учитывается).

Обозначим пробег до отказа элемента через tf, а пробег элемента от момента установки на автомобиль до момента "сечения" - tp; плотность закона распределения вероятностей для tf через f(t) , а для fp, - через р(О-

Возьмем два отрезка длиной At, - на расстоянии t| от момента съёма данных в прошлое и на расстоянии t2* Тогда до момента "О" от точки ti дойдет w(fi)*At*R(t|) работоспособных элементов, где R(t) -

функция безотказности, равная R(t) = 1 - JQ°° f (t)dt. Соответственно от

момента t2 до момента "О" дойдет w(f2)*At*R(t2) работоспособных элементов. Учтя принятое допущение о постоянстве w{t)=w0, получим, что функция f(t) преобразуется в p(f) по следующему закону:

Интеграл в знаменателе используется для нормировки. Таким образом, закон распределения вероятностей для неотказавших элементов представляет собой функцию безотказности для пробега до отказа. Расчеты показали, что математическое ожидание новой функции p(t) равно:

«U.W--'^-^-^«^. (Ю)

ЪоМожиАП 2

где: Можид(0 - математическое ожидание функции f(t); D(f) - дисперсия функции f(t); v - коэффициент вариации функции f(t).

(б).

f(t) p(f): p(f) =

<п 0R(t)

(9)

Таким образом, в случае экспоненциального распределения исходной случайной величины (пробег до отказа) математические ожидания будут равны, и проведение какой бы то ни было коррекции в сторону увеличения будет неверным. В то же время, для случайных величин с малым коэффициентом вариаций (например, нормальный закон с у=0.1) величина Можид(р) будет отличаться от (искомой) величины М0Жид(^ почти в 2 раза.

Для апробации моделей отказов в работе проведен статистический анализ. Получены основные характеристики распределений по времени наработки на отказ и пробегу (табл.1.). По имеющимся данным выполнена аппроксимация функций распределения: для времени наработки на отказ - нормальным законом; для пробега - логнормальным (рис.6.)

Таблица 1.

Описательные статистики (ТаЬ_отк_1)

N набл. Среднее Медиана Минимум Максимум |Дисперс. Стд.откл. Эксцесс

М 63 24,86 24,00 И,00 ¡79,00 [209,67 ¡14,48 2,41 Я ¡54 ¡99,34 ¡72,00 ¡5,00 258.СО 4712.У868,64 0.33

м | >Х.95% доверит. |

Рис.7. Корреляция времени наработки и пробега

Рис.6. Аппроксимация распределений наработки на отказ

Диаграмма рассеяния. М уа Я (Построч.удаление ПД) К = 44,608 + 2,0933 * М Корреляция: г = ,44490

Корреляционный анализ показал слабую зависимость между наработкой на отказ и пробегом (рис.7.). Коэффициент корреляции равен всего 0.44.

В общем случае для статистической модели имеют место следующие блоки: блок входных данных, блок модели функционирования системы и блок обработки результатов (рис.8.

аедзны«

Рис.8.

Блочная модель системы

Блок входных данных моделирует случайные воздействия, поступающие на вход стохастической модели дискретной системы. Блок модели функционирования системы преобразует входные данные в результаты, блок обработки результатов предназначен для анализа выходных данных. Моделирование входных воздействий заключается в выборе модели данных, учитывающей статистические особенности входных воздействий, и генерации случайных воздействий согласно построенной модели. Эта информация поступает на вход системы поддержки принятия решений (СППР) и является основой для принятия управленческих решений.

В третьей главе диссертации разрабатывается иерархическая модель системы организации управления наукоемким производством с гибкой обратной связью.

Выделяются две информационные составляющие модели: информацию, поступающую в адаптивную интеллектуальную среду от ЛПР и от различных уровней иерархии - 1П, и информацию передаваемую человеку - /э- Информационная составляющая 1П состоит из совокупности целей, реализуемых пользователем, и уровнями иерархии - С = {с,}, /е{1,2,.../?} и оценок ресурсов Я = {/}}, предназначенных для достижения с,-. Будем полагать, что г, является

скалярным критерием оценки /-го ресурса, необходимого для обеспечения или достижения цели с/. Информационная составляющая /э состоит из программ Р,, достижения с„. В общем случае Р„ представляет собой набор управляющих решений Рп,1 € Ц\2,...,с1}, применение каждого из которых определяется текущей ситуацией на множестве Р и оценкой исходов. Каждое управляющее решение Рц, может быть реализовано одной из процедур р,у,/с е К = {1,2,...,IV} Изменение оценок ресурсов зависит как от выбора и реализации управляющего решения Ри, так и от воздействий внешней среды. Выбор процедуры реализации р,к(, определяется состоянием внутренней среды. Модель представляется кортежем

(К,С,Р„ф,Г,ч/,хД), (11)

где 8 - состояние внутренней среды, ф: Р х с,-> \/(Р) - функция, ставящая в соответствие набору оценок ресурсов по каждой цели оценку системного ресурса У(Я);М(ЩЦ)хР,г->У(Я(1+1)) -, f е Г = {1,2,} -момент времени; у : </(/?(* + 1))*Ри -> Р,_д(д е /)- функция выбора управляющего решения в зависимости от оценки исходов; X: Р, д х 8 Р*д - функция выбора процедуры реализации

управляющего решения Рг д, в зависимости от состояния внутренней среды; X : Ри хЭ ^ [0,1]- функция оценки управляющего решения в зависимости от состояния внутренней среды (рис.9.). Предполагается, что доступна информация о совокупности интересов (целей) с„ пользователя и уровней иерархии, а также оценки ресурсов по каждой цели. Для достижения некоторого подмножества целей информационная система обладает программами Ру,у = 1 ,т,т < п.

После выбора цели система анализирует возможные управляющие решения и выбирает такое управление, что 1/(Р)/с, -> тах. Программа достижения цели Р„ имеет ряд последовательных этапов, реализация каждого из которых также должна предполагать наличие управляющих решений, выбор которых определяется как оценкой системного ресурса, так и состоянием вычислительной (внутренней) среды системы. В обоих случаях выбор управляющего решения связан с оценкой исходов его применения.

Обобщением подходов к проектированию и эксплуатации сложных систем можно считать следующие требования: адаптация к пользователю в психологическом аспекте; адаптация к пользователю в физиологическом аспекте; адаптация к физической среде деятельности; управление человеком относительно условий его деятельности и решаемых в сфере информационного обслуживания. Реализация перечисленных требований может осуществляться только при наличии в системе средств адаптации к пользователю, что

предполагает комплексный анализ среды, в которой протекает деятельность человека.

Внешняя среда

Ресурсы | Цели Д={гД 1. С={с,} ЛПР

Оценка уровня ресурсов

Оценка системного ресурса

>

I Программы

Ранжирование ]* + достижения I ЦеЛИ

Выбор цели

Управляющие решения

Построение •ч ситуационной

Анализ управляющих решений

Е Оценка исходов

Выбор управляющего < решения

Выбор и алгоритма ' реализации

Реализация

р- Г

Внутренняя среда

Рис. 9. Взаимодействие основных компонентов системы управления с обратной связью

Перечисленные свойства задач, как правило, не позволяют использовать традиционные методы моделирования и управления. Многослойная модель ситуационной сети снимает ряд проблем, связанных с учетом данных свойств, посредством компактного описания и представления знаний о задачах и возможности реализации квазиоптимальных алгоритмов выбора управляющих решений.

Предложенная в работе обобщенная процедура структурно-функционального синтеза технологии управления включает в себя 16 этапов (рис.10.):

1. анализ исходной проблемы синтеза технологии управления в АСУ, формирование исходных данных, построение концептуальной модели функционирования ОС;

синтеза технологий управления.

1. формирование комплексной аналитико-имитационной модели исследуемой системы и ее структуры, для определения и формализации элементов и подсистем, их структурных и функциональных взаимосвязей и зависимостей между ними;

2. формализация задачи синтеза технологии управления;

3. алгоритмизация и программирование имитационной модели;

4. алгоритмизация и программирование аналитической модели;

5. подготовка и корректировка исходных данных для аналитических и имитационных моделей;

6. интерактивное взаимодействие на различных этапах синтеза технологии управления и планирование вычислений;

7. интерактивное решение задач синтеза технологии управления с использованием аналитических моделей;

8. анализ и синтез вариантов структурного построения с использованием имитационных моделей;

9. взаимодействие аналитических и имитационных моделей при совместном их использовании для решения исходной задачи синтеза технологии управления;

10. получение и анализ промежуточных результатов оптимизации;

11. коррекция процедур оптимизации технологии автоматизированного управления;

12. получение и анализ промежуточных результатов имитационных экспериментов;

13. коррекция имитационных экспериментов в результате анализа промежуточных или окончательных данных;

14. формирование и выдача ЛПР результатов синтеза технологии управления;

15. анализ полученных результатов, принятие решений относительно окончания (продолжения) процесса синтеза технологии управления.При необходимости этапы 6,12,14 могут повторяться в ходе итеративной процедуры поиска наилучшего варианта управления организационной системой. Учет факторов неопределенности воздействия внешней среды на синтезируемую систему, а также ряд важнейших пространственно-временных, технических и технологических ограничений осуществляется алгоритмически с использованием детерминированных и стохастических динамических имитационных моделей.

Далее на основе предложенной модели управления с гибкой обратной связью и модели преобразования технологического графа (1) в работе решается задача оптимизации организационной структуры с использованием оригинального эвристического алгоритма:

1. Вычисляется примерное количество узлов в дереве структуры:

п' = arg min пК'(Ц/п).

л=1..|Л/|-1

При равном распределении потоков между п узлами графа структуры минимум затрат на содержание ОС достигается при количестве узлов равном п*.

2. Определяется «эталонный» поток L:=LT/n*, приходящийся на один узел.

3. Выполняется последовательное добавление в граф структуры узлов таким образом, чтобы контролируемый ими поток был как можно ближе к эталонному потоку L до тех пор, пора каждая связь технологического графа не будет контролироваться одним из узлов графа структуры.

В работе показано, что наиболее общий подход к моделированию бизнес-процессов и организационных структур представляет имитационное моделирование на основе сетей массового обслуживания (СеМО) с точки зрения оценки эффективности временных и качественных характеристик реализации технологического графа производственной деятельности. Технологический граф представляет самый верхний уровень. Бизнес процессы реализуют все этапы технологического графа. Каждый этап бизнес-процесса параметризован временными показателями и показателями качества, которые зависят от исполнителя (кадровый состав). Таким образом, исполнители являются самым нижним уровнем и по терминологии СеМО представляют обслуживающий аппарат. Если времена параметризуются случайными величинами, то для такой постановки подходит аппарат вложенных СеМО. Оптимизационная задача при этом состоит в распределении кадров по этапам бизнес процессов.

В данной постановке, предусматривается замена части сети внутри блокированного контура одной системы массового обслуживания (СМО) со временем обслуживания, равным времени пребывания заявки в блокированной части сети, как "вложенной" в данную СМО.

Элементом декомпозиции являются уровни описания процессов обслуживания - уровни вложенности, представляющие собой совокупность описаний процессов обслуживания заявок, поступающих из узлов предшествующего верхнего уровня. Идею метода демонстрирует рис.11. При проведении экспериментов по аналогии с классификацией Кендалла введены следующие обозначения: А|В|СР|Е

Ае{К Р - сеть верхнего уровня разомкнута, % - сеть верхнего уровня замкнута, где ] - популяция заявок, В=Ц М- число узлов на верхнем уровне,

] - число составных узлов, С - число узлов на вложенном уровне,

О<={0,К} 0 - однотипные заявки, К - разнотипные заявки, Ее {О;, Р)} О), - загрузка узлов нижнего уровня р<0.5, ^ - загрузка узлов нижнего уровня р>0.5, ] - коэффициент вариации обслуживания в узлах вложенной сети ]=(0,1...). Так запись К|33|4|К|Р0 означает 2-х уровневую разомкнутую модель, имеющую на верхнем уровне 3 узла (все составные), 4 узла на нижнем уровне, все вложенные процессы различны, загрузка узлов нижнего уровня больше 0.5, детерминированное распределение обслуживания в узлах нижнего вложенного уровня.

Выполнен анализ функции распределения времени пребывания в блокированном контуре для модели центрального обслуживания при вероятностном распределении маршрутов. Результирующей характеристикой являлся коэффициент вариации времени пребывания во вложенном уровне. В табл.2, представлены результаты экспериментов. Было проведено исследование более 50 моделей с различными исходными данными по обслуживанию, топологии и т.д.

Таблица 2.

Коэффициент вариации (вложенных узлов- 2)_

Заг УЗЛОЕ УРІ зузка влож. ¡>вня Коэффициент вариации времени пребывания во вложенных процессах Модель

.63 .635 1,05 1,06 1.2 1,31 1,21 1,01 - - К|6|2|Р|Рі

.418 .937 1,4 1,36 1,43 1,33 1,27 1,36 1,22 1,21 2ю|8|2||Рі

.354 .816 1,42 1,32 2,2 1,49 1,97 1,81 1,23 1,55 Р|8|2|К|Р0

.371 .854 1,55 1,33 1,38 1,37 1,36 1,5 1,53 1,45 Р|8|2||Р,

Анализ результатов экспериментов показывает значительный разброс коэффициента вариации времен пребывания в моделях вложенного уровня, что требует более тщательного проведения экспериментов при выборе распределения кадрового состава.

В четвертой главе выполнена систематизация основных производственных функций и сформирован перечень функций планирования и управления, требующих формализованного описания бизнес-процессов.

К основным бизнес-процессам относятся: управление основной производственной деятельностью, управление продажами,

управление научно-исследовательскими и опытно-конструкторскими работами, сопровождение производственной нормативно-справочной информации, управление рекламациями, планирование производственной деятельности, управление лимитами, управление закупками запчастей и товарно-материальных ценностей, управление движением запчастей, управление финансами, планирование закупок запчастей, планирование платежей за запчасти, формирование сводной отчетности и другие.

Одной из основных производственных функций предприятия по ремонту и техническому обслуживанию транспортных и технологических машин является функция «Планирование закупок запчастей». Эта функция включает подготовку и формирование среднесрочного плана-графика поставки запчастей; контроль исполнения среднесрочного плана-графика поставки запчастей; оперативную корректировку среднесрочного плана закупок запчастей; выполнение плана поставок в разрезе Поставщиков (графики поставки) и в разрезе Заказчиков (планы по номенклатуре) и т.д.

Для реализации данной функции в диссертации разработаны схемы описания бизнес-процессов «Регистрация, учет и контроль процесса выполнения (прохождения основных этапов) заказа на изготовление запасных частей» (рис.12.) и другие.

Бизнес-процесс формирования плана потребностей в запчастях на основные заказы включает бизнес-функции:

• формирование списка необходимых запчастей.

• формирование плана потребностей в запчастях и другие.

Бизнес-процесс регистрации потребности в запчастях и товарно-

материальных ценностях (ТМЦ) включает бизнес-функции:

• формирование сводного реестра заявок на ТМЦ;

• подготовка вариантов ценовых предложений;

• выбор поставщика;

• формирование общей потребности в ТМЦ и потребности в финансах на их приобретение и другие.

• Приведенные бизнес-процессы составляют основу решения задачи выбора поставщиков, составления плана-графика закупки запчастей, что непосредственно определяет стратегию закупок и ценовую политику с заказчиками. В качестве основного требования принимается безусловное выполнение графика поставок и выполнения работ заказчикам (считаем, что санкции за срыв поставок превышают возможную экономию от уменьшения издержек на хранение и процентов за кредит).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 10 печатных работ, которые приведены в списке публикаций.

Рис. 12. Схема бизнес-процесса «Выполнение заказа на изготовление запасных частей»

Основные выводы и результаты работы

1. Проведен системный анализ методов и моделей формирования организационных структур в наукоемком производстве, который дал обоснованный выбор наиболее адекватных подходов к решению поставленной задачи повышения эффективности управления наукоемким производством.

2. Разработаны модели функционирования организационной структуры и модели поведения ЛПР при оперативном планировании производственной деятельности, которые за счет формального разделения управляемого и управляющего процессов дают основу формированию управленческих мероприятий по реализации производственных программ.

3. Разработана модель Марковской цепи периодичности диагностики и замены комплектующих, позволяющая реализовать

механизмы прогноза для проведения технического обслуживания, на основе оценки влияния факторов нестабильности на характер связи исследуемых законов распределения отказов элементов и комплектующих в сложных технических системах.

4. Для реализации механизмов адаптации разработана иерархическая модель системы управления с гибкой обратной связью, функционирование которой обеспечивает реализацию оперативных возможностей системы поддержки управленческой деятельности наукоемкого производства.

5. Предложена обобщенная процедура выбора рациональной организационной структуры, которая позволяет снизить затраты на содержание управленческого аппарата.

6. Выполнена систематизация основных производственных функций и разработаны схемы бизнес-процессов по изготовлению и ремонту сложных технических изделий, позволяющие регламентировать деятельность основных участников производственного процесса и руководящего состава.

7. Разработанные методы, алгоритмы и программы прошли апробацию и внедрены для практического применения, а также используются в учебном процессе на кафедре АСУ МАДИ.

Публикации по теме диссертационной работы

Статьи в журналах ВАК:

1. Краснов Ю.А. Методика кластеризации физико-механических показателей дорожного покрытия в системе управления качеством асфальтобетонных смесей / Баланцева М.А., Краснов Ю.А., Николаев А.Б., Товкач П.А. Вестник МАДИ, вып. 4(31). 2012. - С.98-104.

Статьи в сб. науч. тр. и других изданиях:

2. Краснов Ю.А. Системный анализ методов и моделей оценки эффективности и синтеза организационных структур / Горячкин Б.С., Краснов Ю.А., Приходько Л.В., Строганов В.Ю., Хадеев A.C. // Автоматизация управления в организационных системах: межвуз. сб. науч. тр. МАДИ (ГТУ). - М.: МАДИ (ГТУ), 2008. - С. 52-58.

3. Краснов Ю.А. Функциональная и организационная декомпозиция системы информационного обмена в контуре управления предприятием / Батов Р.В., Горячкин Б.С., Краснов Ю.А., Свечников A.A., Якунин П.С. // Автоматизация управления в организационных системах: межвуз. сб. науч. тр. МАДИ (ГТУ). - М.: МАДИ (ГТУ), 2008. - С. 107-114.

4. Краснов Ю.А. Проблемы интеграции данных и приложений в системах поддержки управленческих решений / Борщ В.В., Краснов Ю.А., Кудрявцев А.Ю., Соколов Н.К., Тимофеев П.А. // Автоматизация систем поддержки управленческой деятельности: сб. науч. тр. МАДИ. - М.: МАДИ, 2011. - С. 41-48.

5. Краснов Ю.А. Модель поведения руководителя в условиях неопределенности / Горячкин Б.С., Краснов Ю.А., Приходько М.В., Солнцев A.A., Ягудаев Г.Г. // Автоматизация систем поддержки управленческой деятельности: сб. науч. тр. МАДИ. - М.: МАДИ, 2011. -С. 65-71.

6. Краснов Ю.А. Модель сравнительного анализа эффективности управленческих решений данных на основе интегральных показателей / Краснов Ю.А., Кудрявцев А.Ю., Приходько J1.В., Приходько М.В., Ягудаев Г.Г. // Автоматизация и управление: стратегия, инвестиции, инновации: сб. науч. тр. МАДИ. - М.: Техполиграфцентр, 2011. - С. 41-48.

7. Краснов Ю.А. Мониторинг производственных процессов с использованием распределенной информационной системы / Горячкин Б.С., Краснов Ю.А., Сатышев С.Н., Строганов Д.В., ХадеевА.С. // Автоматизация и управление: стратегия, инвестиции, инновации: сб. науч. тр. МАДИ. - М.: Техполиграфцентр, 2011. - С. 75-83.

8. Краснов Ю.А. Методы оценивания характеристик имитационных моделей / Атаева С.К., Батов Р.В., Карасев A.A., Краснов Ю.А., Саная А.Г. // Имитационное моделирование систем управления. - М.: МАДИ, 2012. - С. 98-104.

9. Краснов Ю.А. Методы системного анализа и синтеза технологий автоматизированного управления сложными техническими системами /Краснов Ю.А., Приходько В.М. // Автоматизация и управление в технических системах: сб. науч.-метод. тр. каф. АСУ МАДИ /- М.: МАДИ, 2012. Вып.2. ISSN 2306-1561. - С. 64-73.

10. Краснов Ю.А. Влияние факторов нестабильности на характер законов распределения и точность процедур диагностики автомобилей /Краснов Ю.А. // Автоматизация и управление в технических системах: сб. науч.-метод. тр. каф. АСУ МАДИ / - М.: МАДИ, 2012. Вып.2. ISSN 2306-1561. - С. 73-82.

Подписано в печать: 09.01.2013 Тираж 100 экз. Заказ №912 Отпечатано в типографии «Реглет» г. Москва, Ленинградский пр-т д.74 (495)790-74-77 www.reglet.ru

1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ, МОДЕЛЕЙ И СИСТЕМ ПОДДЕРЖКИ УПРАВЛЕНЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ В НАУКОЕМКОМ ПРОИЗВОДСТВЕ.

1.1. Принципы формирования организационных структур управления наукоемким производством.

1.2. Организационные модели и типы организационных структур.

1.2.1. Функциональная модель организационной структуры.

1.2.2. Процессная модель организационной структуры.

1.2.3. Матричная модель организационной структуры.

1.2.4. Смешанные структуры.

1.2.5. Организационная свертка.

1.3. Анализ методов исследования операций в задачах оптимизации организации ТО и ремонта транспортных и технологических машин.

1.4. Методы и модели анализа эффективности и синтеза организационных структур.

1.5. Формирование организационной структуры в Business Studio.

1.6. Этапы формирования организационной структуры.

1.7. Модели формирования организационной структуры на основе технологического графа.

Выводы по главе 1.

2. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖКИ УПРАВЛЕНЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО ТО И РЕМОНТУ ТРАНСПОРТНЫХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН.

2.1. Принципы формирования управленческих мероприятий в системах поддержки управленческой деятельности.

2.2. Марковская цепь периодичности.

2.3. Подбор закона распределения для наработки на отказ.

2.4. Влияние факторов нестабильности на характер связи законов распределения и их параметров.

Выводы по главе 2.

3. РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ СИСТЕМЫ ПРОДЦЕРЖКИ УПРАВЛЕНЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ С ГИБКОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ.

3.1. Иерархическая модель системы управления с гибкой обратной связью и возможностью самоорганизации.

3.2. Решение задач синтеза технологий управления.

3.3. Принципы формирования организационной структуры управления предприятием.

3.4. Формализованное описание задачи синтеза технологии управления

3.5. Модель общения в организационной структуре.

3.6. Разработка имитационной модели реализации технологического графа в рамках сформированной организационной структуры.

Выводы по главе 3.

4. АПРОБАЦИЯ МОДЕЛЕЙ АНАЛИЗА БИЗНЕС-ПРОЦЕССОВ И ФОРМИРОВАНИЯ ОРГАНИЗАЦИОННОЙ СТРУКТУРЫ С ГИБКОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ.

4.1. Бизнес-процессы технического обслуживания и ремонта.

4.2. Разработка бизнес-процессов управления движением запчастей и комплектующих.

4.2.1. БП «Учет движения запчастей на центральном складе».

4.2.2. БП «Учет движения запчастей на участках».

4.2.3. БП «Планирование, учет и контроль перемещения запчастей между центральным складом и участками, а также между участками».

4.2.4. БП «Резервирование запчастей под заказ».

4.2.5. БП «Комплектация заказа».

4.3. Формирования организационной структуры по критерию стоимости графа организации.

4.4. Влияние загрузки и вида функции распределения на погрешность вложенной модели.

Выводы по главе 4.

Современный организационный и технологический уровень промышленных предприятий по выпуску наукоемкой продукции, в первую очередь, определяется возможностью оперативного и динамичного управления производственными процессами. Текущая ситуация определяет необходимость автоматизации технологических процессов, начиная с формирования портфеля заказов и, заканчивая оперативным управлением производственной деятельностью, что невозможно без использования информационных систем поддержки управленческих решений и систем интеллектуального анализа данных. Конечной точкой любого процесса управления является принятие управленческого решения. Подготовка и принятие решений - одна из основных функций управления. Не случайно управление в самой общей форме являет собой процесс выработки, принятия решений (программ, директив, приказов, планов и т.д.) и их реализации. Особую важность это приобретает на производстве, где выпуск продукции связан с необходимостью проведения большего объёма теоретических расчётов, научных изысканий и экспериментов, т.е. наукоемком производстве. Обычно наукоёмким считается производство, у которого на научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы приходится не менее 60 % всех затрат, связанных с подготовкой и выпуском продукции. Это самолёто - и судостроение, создание ракетно-космических систем, производство радиоэлектронной аппаратуры, аппаратных и программных средств вычислительной техники, ядерных реакторов, уникальных приборов для научных исследований и т. п. Основная часть затрат приходится на разработку оптимальной конструкции изделий, создание новых материалов, разработку новых схем, обеспечение требуемой надёжности, экологической чистоты и безопасности обслуживания. Эффект функционирования системы, достижение поставленных перед ней целей в значительной степени предопределяется качеством решений, то есть их обоснованностью, компетентностью и своевременностью.

Требование реализации свойств адаптации в системах поддержки управленческих решений, в свою очередь, ставит круг сложных задач, связанных с многоуровневым моделированием человека как пользователя информационной системы, как субъекта общения и как индивидуума с только ему присущими характеристиками восприятия, переработки информации и принятия решений. При этом адаптация требует реализации обратной связи в системе поддержки управленческих решений. Именно этой проблеме посвящена данная работа, что определяет ее актуальность.

Целью работы является повышение эффективности системы поддержки управленческих решений в наукоемком производстве за счет организации гибкой обратной связи в организационной структуре управления.

Для достижения данной цели в работе поставлены и решены следующие задачи:

1. Системный анализ методов и моделей формирования организационных структур в наукоемком производстве.

2. Разработка моделей функционирования организационной структуры и поведения ЛПР при оперативном планирования производственной деятельности.

3. Влияние внешних факторов на характер связи исследуемых законов распределения и статистический анализ отказов для определения периода диагностики.

4. Разработка иерархической модели системы управления с гибкой обратной связью.

5. Разработка моделей оценки эффективности организационной структуры управления.

6. Формализованное представление технологии управления наукоемким производством и многокритериальная задача оптимизации организационных систем.

Научную новизну работы составляют методики, методы, модели и алгоритмы организации обратной связи в системе поддержки управленческих решений при организации наукоемкого производства.

На защиту выносятся:

• модель формализованного представления деятельности руководителя на основе формального выделения управляемого и управляющего процессов;

• результаты статистического анализа отказов и методика подбора функций распределения вероятностей наработки на отказ;

• оценка влияния факторов нестабильности на характер связи исследуемых законов распределения и их параметров;

• иерархическая модель системы управления с гибкой обратной связью.

Диссертация состоит из четырех глав, в которых приводится решение поставленных задач.

В первой главе диссертации проведен системный анализ задач организации наукоемкого производства и методов оптимизации организационных структур.

В теоретических подходах к синтезу организационных структур постулируются требования к системам управления и характеристикам объектов управления, формируются правила вывода, порождающие организационные структуры (ОС), которые удовлетворяют характеристикам целостности. Опыт и знания проектировщиков концентрируются в аксиомах теоретического подхода, в основе которых также лежат некоторые нормативные принципы, определяющие целостность системы, а именно:

• минимизации взаимодействия структурных подразделений ОС;

• организационной замкнутости контура управления;

• функциональной полноты и др.

Процесс разработки ОС в общем виде следует рассматривать как итерационно-циклический процесс, реализуемый в рамках структурнопараметрического описания ОС как объекта проектирования с использованием И/ИЛИ-графов.

Во второй главе рассматриваются вопросы параметризации обобщенной модели процесса управления наукоемким производством.

В диссертации решается вопрос формализованного представления деятельности руководителя, основной задачей которого является реализация оперативного управления производственными процессами.

Предложенная поведенческая модель управленческой деятельности составляет основу для создания инструментальных средств. Поэтому при построении СПУД необходимо включение в ее архитектуру особенности этой модели, базирующейся на процедурах оценки состояния управляемых процессов, назначения, планирования, диспетчирования, выполнения управленческих процедур и реализации управляющих воздействий.

Техническое обслуживание и ремонт сложных технологических и транспортных машин, несомненно, можно отнести к разряду наукоемкого производства. Это определило ряд частных задач, решенных в диссертации и направленных на проблемы диагностики, отказов и замены агрегатов. Все эти перечисленные задачи непременно присутствуют в наукоемком производстве, и их решение позволяет организовать обратную связь для формирования управленческих мероприятий на основе прогнозных моделей.

В третьей главе диссертации разрабатывается иерархическая модель системы организации управления наукоемким производством с гибкой обратной связью.

Для решения задачи синтеза технологии управления примем в качестве обобщенного показателя качества какого-либо элемента на любом уровне иерархической структуры системы вероятность реализации общего условного показателя эффективности с обеспечением его компонентами по доверительным пределам требуемых параметров при заданных уровнях доверия у требований ТЗ на их значения.

Для реализации обратной связи в работе используется иерархическая модель системы гибридного интеллекта, функционирование которой обеспечивает адаптивные возможности СПУД.

В работе показано, что наиболее общий подход представляет имитационное моделирование с параметризацией блоков нечеткими переменными (на основе СеМО) организационной структуры с точки зрения оценки эффективности временных и качественных характеристик реализации технологического графа производственной деятельности. Технологический граф представляет самый верхний уровень. Бизнес процессы реализуют все этапы технологического графа. Каждый этап бизнес-процесса параметризован временными показателями и показателями качества, которые зависят от исполнителя (кадровый состав). Одновременно реализуется множество бизнес-процессов. Все они пересекаются по исполнителям.

Таким образом, исполнители является самым нижним уровнем и плане терминологии СеМО представляют обслуживающий аппарат. Все времена более адекватно параметризуются случайными или нечеткими переменными. Если переменные случайные величины, то для такой постановки явно подходит аппарат вложенных СеМО.

В четвертой главе диссертации рассматриваются вопросы апробации методики формирования организационной структуры управления наукоемким производством.

Выполнена систематизация основных производственных функций и сформирован перечень функций планирования и управления, требующих формализованного описания бизнес-процессов. К ним относятся: управление основной производственной деятельностью, управление продажами, сопровождение производственной нормативно-справочной информации, управление рекламациями, планирование производственной деятельности, управление лимитами, управление закупками запчастей и товарно-материальных ценностей, управление движением запчастей, управление финансами, планирование закупок запчастей, планирование платежей за запчасти, формирование сводной отчетности и другие.

Обоснованность научных положений, рекомендаций и выводов, изложенных в работе, определена проверкой согласования результатов аналитических и имитационных моделей со статистическими показателями деятельности промышленных объединений. Достоверность положений и выводов диссертации подтверждена положительными результатами внедрения в ряде предприятий.

Научные результаты, полученные в диссертации, доведены до практического использования. Они представляют непосредственный интерес в области моделирования организационных структур промышленных объединений. Разработанные методы и алгоритмы прошли апробацию и внедрены для практического применения в ряде предприятий, а также используются в учебном процессе в МАДИ.

Содержание отдельных разделов и диссертации в целом было доложено и получило одобрение:

• на Российских, межрегиональных и международных научно-технических конференциях и семинарах (2008-2012 гг.);

• на заседании кафедры АСУ МАДИ.

Совокупность научных положений и практических результатов исследований в области формирования и оценки эффективности организационных структур представляет актуальное направление в области теоретических и практических методов поддержки принятия управленческих решений.

Материалы диссертации отражены в 10 печатных работах.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 149 страницах машинописного текста, содержит 37 рисунков, 13 таблиц, список литературы из 115 наименований и приложения.

Основные выводы и результаты работы

1. Проведен системный анализ методов и моделей формирования организационных структур в наукоемком производстве, который дал обоснованный выбор наиболее адекватных подходов к решению поставленной задачи повышения эффективности управления наукоемким производством.

2. Разработаны модели функционирования организационной структуры и модели поведения ЛПР при оперативном планировании производственной деятельности, которые за счет формального разделения управляемого и управляющего процессов дают основу формированию управленческих мероприятий по реализации производственных программ.

3. Разработана модель Марковской цепи периодичности диагностики и замены комплектующих, позволяющая реализовать механизмы прогноза для проведения технического обслуживания, на основе оценки влияния факторов нестабильности на характер связи исследуемых законов распределения отказов элементов и комплектующих в сложных технических системах.

4. Для реализации механизмов адаптации разработана иерархическая модель системы управления с гибкой обратной связью, функционирование которой обеспечивает реализацию оперативных возможностей системы поддержки управленческой деятельности наукоемкого производства.

5. Предложена обобщенная процедура выбора рациональной организационной структуры, которая позволяет снизить затраты на содержание управленческого аппарата.

6. Выполнена систематизация основных производственных функций и разработаны схемы бизнес-процессов по изготовлению и ремонту сложных технических изделий, позволяющие регламентировать деятельность основных участников производственного процесса и руководящего состава.

7. Разработанные методы, алгоритмы и программы прошли апробацию и внедрены для практического применения, а также используются в учебном процессе на кафедре АСУ МАДИ.

1. Антикризисное управление. Учебник под ред. Э.М Короткова. -М.-.ИНФРА-М, 2000.

2. Алпатов В. Office Media. Хороший помощник. Компьютер, № 24, июнь 1996, стр. 18-20.

3. Астанин C.B. Захаревич В.Г. Информационно-советующие комплексы систем гибридного интеллекта. Таганрог: Изд: Таганрогского государственного радиотехнического университета, 1997, 136с.

4. Бабишин В.Д. Методологические основы синтеза технологий автоматизированного управления космическими аппаратами в условиях органических ресурсов. -М.: МГУЛ, 2002, 258 с.

5. Бабишин В. Д. Методика многокретериального выбора технологического цикла управления космическими аппаратами. Харьков, Вестник МСУ т. 3, № 3, 2000.

6. Багрецов С.А. Методика выбора рационального состава тестовых и тренажерных средств профотбора в условиях нечеткой исходной информации. Тез докл. V науч.-техн. конф. - С.-Петербург ВВМУРЭ, 1994,стр. 27.

7. Багрецов С. А., Горелов И. П. Социально-психологические факторы управления социальным поведением слушателей в период адаптации в вузе межличностных ситуаций. Международ, науч.-метод. конф. — С.-Петербург. СПГУ, 1993.

8. Багрецов С. А., Чигирев В. А. Последовательное агрегирование в оценке показателей профессионального соответствия военных специалистов.- Материалы координационного совещания по автоматизации обучения. С.Петербург: ВИКИ, 1989.

9. Багрецов С. А. Модель гомеостаза индивидуальной деятельности оператора оперативной системы управления. Тез. докл. — Калинин, в/ч 03444, 1992.

10. Бараш С.И. Космический «дирижер» климата и жизни на Земле. С-Пб.: ПРОПО, 1994, 243 с.

11. Бежикин В.М. Теория и практика стратегического управления наукоемким производством в рыночных условиях (на примере электронной промышленности). М.: Институт стратегических исследований, 2004, 328с.

12. Богданов A.A. Текстология (Всеобщая организационная наука). Кн. 1 -2. М.: Экономика, 1998.

13. Бодалев A.A. Восприятие и понимание человека человеком. М.: Изд-во МГУ, 1982,199 с.

14. Борисов А.Н. и др. Модели принятия решений на основе лингвистической переменной. Рига: Зинатне, 1982,256с.

15. Бычков В. Войсковые персональные ЭВМ армий НАТО. Зарубежное военное обозрение. М.: 1990, № 12, стр. 16-18.

16. Буч Г. Объектно-ориентированное проектирование с примерами применения. Пер. с англ. М.: Конкорд, 1992,519 с.

17. Венда В.Ф. Системы гибридного интеллекта: эволюция, психология, информатика. -М.: Машиностроение, 1990,448 с.

18. Версан В.Г. Интеграция управления качеством продукции: новые возможности. М.: Изд-во стандартов, 1994.

19. Военно-техническое сотрудничество России на рубеже веков. Авторский коллектив под ред. док. юр. наук., проф. Степашина C.B. М.: Из-во «Финансовый контроль», 2002, 227 с.

20. Воловик Е.М. Контроль доступа в вычислительные системы. -Мир ПК, № 9/1994, стр. 106-110.

21. Вопросы компьютеризации учебно-воспитательного процесса. Тематический науч.-техн. сборник. Пушкин, ПВУРЭ ПВО, 1989, № 12, стр. 112-118.

22. Вопросы компьютеризации учебно-воспитательного процесса. Под ред. И.П. Горелова. Пушкин, ПВУРЭ ПВО, 1989, № 12, стр. 112-118.

23. Вязгин В. А., Федеров В.В. Математические методы автоматизированного проектирования. -М.: Высш. шк., 1989, 183 с.

24. Гегешидзе Д.Л. Информациология интеллекта и знания. -Ярославль, из-во «Лия», 2000, 204 с.

25. Гориш A.B., Бабишин В.Д., Калинин Л.Ф., Чаплинский B.C. На-вигационно-баллистическое обеспечение полета космических аппаратов. Учебное пособие кафедры Информационно-измерительные системы. -М.: АООП, 1999.

26. Горбатов В.А. Теория частично упорядоченных систем,- М.: Сов. радио, 1976, 336 с.

27. Греков В. Автоматизированная система обработки и анализа разведывательных данных AS AS. Зарубежное военное обозрение. - М.: 1990, N12, стр. 27-35.

28. Григорьев В. Исследования по коррекции развития полей времени объектов, Ярославль, 1996, 436 с.

29. Гржибовский С.П. Системный анализ в подготовке экономических решений (теоретический аспект). Сб. тр. РАСХН и АООП «Управление инновационным развитием». - М.: МАРТИТ, 2000, стр. 29-41.

30. Гржибовский С.П. Информация и интеллект. М., Нью-Йорк: сборник научных трудов Международной Академии информатизации, 1997, стр. 15-34.

31. Гржибовский С.П. Искусственный и интеллект. М., Нью- Йорк: сборник научных трудов Международной академии информатизации, 1995, стр. 27-45.

32. Гржибовский С.П. Новые информационные технологии в управлении. М.: Агропромиздат,1991, 209 с.

33. Данн Дж., Джинчероу У., Мюррей Б. Увлеченные процессом. -СЕТИ. Глобальные сети и коммуникации, №3 1997, стр. 56-67.Даль В. Толковый словарь. М.: Русский язык, 1989г.

34. Демин Г. Информационная теория экономики, макромодель. -М.: И-во «Палев», 1996, 347 с.

35. Дягтерев Ю.И. Системный анализ и исследования операций. М.: Высшая школа, 1996, 335 с.

36. Дзагуров JI. Опыт автоматизации промышленных предприятий. -КОМПЬЮТЕР ПРЕСС №11, 1997, стр. 242-244.

37. Елисеев В.А. Научные основы управления промышленным предприятиям. Донецк, 1991.

38. Спесивцев A.B., Вегнер В.А., Крутиков А.Ю. и др. Защита информации в персональных ЭВМ. М.: Радио и связь, МП «Веста», 1993, 192 с.

39. Зиггель А., Вульф Дж. Модели группового поведения в системе человек-машина. Пер. с анг. М.: Мир, 1973, 261 с.

40. Иванов В. Военная доктрина США// Зарубежное военное обозрение. М.: 1997, № 5, стр. 2-6.

41. Ивлев К., Попова Т., Чекаленко Ю. Автоматизация процессов логистики. КОМПЬЮТЕР ПРЕСС №11, 1997, стр. 245-250.

42. Искусственный интеллект в трех книгах под ред. З.В. Попова. -М.: Радио и связь, 1990.

43. Исследование операций в экономике. Под ред. Н.Ш. Кремера. -М.: Банки и биржи, ЮНИТИ, 1997.

44. Калагия или власть над временем. М.: Прометей, 1993, 350 с.

45. Казарновский А. С. Организационное проектирование на предприятии (игровой подход). Киев: Наукова думка, 1990,211 с.

46. Калинин В.Н., Резников Б.А. Теория систем и управления (структурно-математический подход) JI.: ВИКУ, 1991.

47. Калинин В.Н. Теоретические основы управления космическим аппаратом а основе концепции активного подвижного объекта. JL: ВИКУ, 1999.

48. Кокарев В.В. Защита информации в бизнес-сетях. М.: Мир ПК №6, 1994, стр. 55-58.

49. Коржов В. Eire Wall экранирующие системы. М.: КОМПЬЮТЕРI

50. ПРЕСС №10, 1996, стр. 86-96.

51. Котлер Ф. Основы маркетинга. Пер. с англ. Под ред Е.М. Пеньковой. М.: Прогресс, 1990с. 561 с.

52. Клейнер Г.Б., Тамбовцев В.Л., Качалов P.M. Предприятие внестабильной экономической среде: риски, стратегии, безопасность. Под ред. С.А. Панова. М.: Экономика, 1997, 288с.

53. Краснов Ю.А. Функциональная и организационная декомпозиция системы информационного обмена в контуре управления предприятием /

54. Батов Р.В., Горячкин Б.С., Краснов Ю.А., Свечников A.A., Якунин П.С. // Автоматизация управления в организационных системах: межвуз. сб. науч. тр. МАДИ (ГТУ). -М.: МАДИ (ГТУ), 2008. С. 107-114.

55. Краснов Ю.А. Методы оценивания характеристик имитационных моделей / Атаева С.К., Батов Р.В., Карасев A.A., Краснов Ю.А., Саная А.Г. // Имитационное моделирование систем управления. М.: МАДИ, 2012. - С. 98-104.

56. Кривое В.Д. Разработка и реализация макроэкономических решений. М.: Экономический факультет МГУ, ТЭИС, 2000, 247 с.

57. Круглов М.И. Стратегическое управление компаний. М.: Русская деловая литература, 1998.

58. Космические легенды востока. М.: «Сфера», 1992, 208 с.

59. Ж.-Л.Лорьер. Система искусственного интеллекта. М.: Мир, пер. с франц. 1991, 508с.

60. Львов В. М. Опыт проведения эргономической экспертизы образцов. ВИМИ. М.: Межвед. журн. «Эргономика». 1982. Вып. 1.

61. Львов В. М., Войненко В. М., Лежнева Л. А. Распределение функций в АСУ (методологические рекомендации). М.: Библиотека эргономиста. Сер. Автоматизация эргономического обеспечения. — Калинин: ЦИРКУС, 1990, 25 с.

62. Максимов В. Серьезный разговор о безопасности. М.: КОМПЬЮТЕР ПРЕСС №10, 1996, стр. 84-85.

63. Медынский В.Г., Скамай Л.Г. Инновационное предпринимательство. М.: ЮНИТИ - ДАНА, 2002, 589 с.

64. Мельницкий С. Форма определяет функцию. М.: СЕТИ. Глобальные сети и коммуникации №3, 1997, стр. 72-73.

65. Мексон М.Х., Альберт М., Хедоури Ф. Основы менеджмента. -М.: Дело, 1992.

66. Моисеева Н.К. Международный маркетинг. М.: Центр экономики и маркетинга, 1998.

67. Моисеев Н. Экология человечества глазами математика. М.: Молодая гвардия, 1988.

68. Моисеев H.H. Устойчивое развитие как стратегия переходного периода. М.: Зеленый крест, № 2, 1995.

69. Моисеев H.H. Стратегия разума (Знание сила), 1985, № 10, стр. 27-34.

70. Новый завет. М.: Протестант, 1991г., 367 с.

71. Осуга С. Обработка знаний. М: Мир, 1989, 293с.

72. Паппалардо Д. Глобальная служба для интрасетей с новым средством защиты. СЕТИ. Глобальные сети и коммуникации №3, 1997, стр. 56-67.

73. Поспелов Д. Искусственный интеллект: фантазии и реальность. -М.: Наука и жизнь № 5 , № 6, 1994, стр. 2-8, стр. 78-84.

74. Поспелов Д.А. Ситуационное управление: теория и практика.1. М.: Наука, 1986, 288с.

75. Пьявченко О.Н., Астанин СВ. Разработка принципов построения адаптивной системы информационного взаимодействия. Материалы ХХХХ научно-техн.конф. -Таганрог, 1995, стр. 15-18.

76. Подиновский В. В., Ногин В. Д. Парето, оптимальные решения многокритериальных задач. —М.: Наука, 1982.

77. Потребеня JI. Д. Априорная оценка групповой деятельности операторов АСУ на основе регулярных сетей Петри. Проблемы инженерной психологии. Тез. VI Всесоюз. конф. по инженерной психологии. —Д.: Изд-во ЛГУ, 1984, стр.151-152.

78. Проектирование самолетов. Под ред. С. М. Егера. — М.: Машиностроение, 1983, 182 с.

79. Резников Б. А. Системный анализ и методы системотехники. Ч. 1. Методология системных исследований, моделирование сложных систем.— МО ВИКА, 1990,513 с.

80. Рогов A.B. Мотивация инновационной деятельности в промышленности. Автореферат дис. на соиск. уч. ст. к.э.н. Саратов, СГСЭУ, 2000.

81. Сергованцев В.Т. Об информационной природе мира. М.: Нъю Йорк: Сборник научных статей Международной академии информатизации, 1997, стр. 6-14.

82. Сергованцев В.Т. О структурах и свойствах систем управления развитием природы и общества. М.: Автоматика и телемеханика, 1993, №2, стр. 171-181.

83. Сергованцев В.Т. Механизмы развития производства и общества. В кн. «Сборник научных трудов». М.: Международная академия информатизации, 1995, стр.8 - 25.

84. Соколов Б.В. Военная системотехника и системный анализ. -СПб.: ВИКУ имени А. Ф. Можайского, 1999.

85. Соколов Д.В. Юбилейный конкурс бухгалтерских программ. -Мир ПК, 1996, № 1, стр.112-118.

86. Соколов Б.В. Комплексное планирование операций и управление структурами в АСУ активными подвижными объектами. — С.Петербург, МО ВИКА, 1992, 231 с.

87. Советский энциклопедический словарь. М.: «Сов. энцикло-пед», 1981, 505 с.

88. Смирнов Э.А. Разработка управленческих решений. М.: Юни-ти-Дана, 2000, 271 с.

89. Спицнадель В.Н. Основы системного анализа. СПб. : Бизнес-пресс, 1998.

90. Стратегия и тактика антикризисного управления фирмой. Под ред. А.П. Градова и Б.И. Кузина. СПб.: Специальная литература, 1996.

91. Судаков P.C., Чеканов А.Н. К вопросу о вычислении многомерных интегралов в задачах надежности. М.: Техническая кибернетика, № 1, 1972.

92. Теоретические основы и методы совершенствования управления подготовкой военных специалистов. Под. ред. А.И. Захарова, В.А. Чигирова. - Л.: МО, 1990, стр. 331-490.

93. Тепман Л.Н. Оценка недвижимости. Под. ред. проф. Швандера В.А. М.: ЮНИТИ - ДАНА, 2002, 303с.

94. Уотермен Д. Руководство по экспертным системам. М.: Мир, 1989,388 с.

95. Уемов А.И. Системный подход и общая теория систем. М.: Мысль, 1992.

96. Фатхутдинов P.A. Инновационный менеджмент. М.: Бизнес-школа «Интел-Синтез», 1998.

97. Федосеев В.В., Эриашвили Н.Д. Экономико-математические методы и модели в маркетинге. Второе издание. М.: ЮНИТИ, 2001, 159 с.

98. Федотова М.А., Уткин Э.А. Оценка недвижимости и бизнеса. -М.: ЭКМОС, 2000,352 с.

99. Цымбал JI.A. Синергетика информационных процессов. Законы информативности и его следствия. М.: Наука, 1995, 119 с.

100. Чаша Востока. Письма Махатм. Пер. с англ. 3-е изд. Рига -Москва - Минск; Лигатма-Мога-Н, 1995, 327с.

101. Шлаен П.Я, Львов В.М. Сударик А. П., Слезкин В Д., Фадеев В. В Информационная поддержка деятельности операторов на семантическом и сенсорном уровнях при решении задач управления. М.: Эргономика. — М.: ВИМИ, 1993, № 3.

102. Шлаен П.Я., Фадеев В.В., Львов В.М. Елизаров П. М. Эргономическая поддержка разработки и эксплуатации человеко-машинных систем: сущность и проблемы. —М.: Изд-во Инженер, 1995.

103. Юзвишин И.И. Информациология научная основа информатизации мирового сообщества и вселенной. - М.: Журнал «Информатизация Москвы, России, Мира, Вселенной», март 1995гстр. 45-50.

104. Яккока JI. Карьера менеджера. Пер. с анг. М.: Пресса, 1991, 384с.

105. Wbliam lane Craig. Самое начало. Перев. с анг. А. Цветкова, SGP Box 516, Chicago, JL, 60690-0516, USA.

106. Акты о внедрении результатов работы

107. Практическую ценность работы составляет иерархическая модель системы управления с гибкой обратной связью, включенная в состав автоматизированной системы управления нашего предприятия.

108. МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

109. MA ДІЛ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждениевысшего профессионального образования

110. МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (МАДИ)»

111. Д.т.н., проф. каф. АСУ МАДИ Д.т.н., проф. каф. АСУ МАДИ К.т.н., доц. каф. АСУ МАДИ

112. Юрчик П.Ф. Остроух A.B. Баринов К.А.