автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Диалоговая имитационная система управления целевым комплексом работ

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ПРОБЛЕМЫ И МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ ЦЕЛЕВЫМ КОМПЛЕКСОМ РАБОТ.

§1.1. Проблемы управления комплексами работ в целевых программах.

§1.2. Методы разработки календарных планов.

§1.3. Концептуальная схема диалоговой имитационной системы управления целевым комплексом работ.

ГЛАВА 2. ДИАЛОГОВАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЦЕЛЕВЫМ КОМПЛЕКСОМ РАБОТ.

§2.1. Общая схема процессов планирования и управления целевым комплексом работ.

§2.2. Блок моделей "Перспектива"

§2.3. Блок моделей "Календарный план"

§2.4. Блок моделей "Оперативное распределение ре сурсов"

§2.5. Структура диалоговой системы

§2.6. Машинная реализация диалоговой системы на

ГЛАВА 3. МЕТОДИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДИАЛОГОВОЙ СИСТЕМЫ В УПРАВЛЕНИИ ЦЕЛЕВЫМИ КОМПЛЕКСАМИ РАБОТ.

§3.1. Планирование строительства комплекса объектов в рамках программы формирования ТПК

§3.2. Управление энергоснабжением в многоотраслевом комплексе.

§3.3. Организация бригадного подряда.

Актуальность проблемы. Высокий уровень обобществления современного производства и необходимость повышения его эффективности требуют постоянного совершенствования механизма управления народным хозяйством с целью более полного использования преимуществ и возможностей экономики развитого социализма. Важное место в решении этой проблемы отводится разработке и использованию методов программно-целевого планирования и управления.

Методологические основы программно-целевого подхода заложены в трудах А.Г.Аганбегяна, В.М.Глушкова, Г.С.Поспелова, Н.П.Федоренко и др. В настоящее время во многих научных коллективах нашей страны (ЦЭМИ АН СССР, ВЦ АН СССР, ИЭиОПП СО АН СССР, ЦЭНИИ при Госплане РСФСР, СОПСе при Госплане СССР, ВНИИПОУ ГКНТ СССР и др.) успешно ведутся работы по дальнейшему совершенствованию и использованию программно-целевого подхода для решения научно-технических и социально-экономических проблем на различных уровнях народного хозяйства.

В инструментарии программно-целевого подхода наряду с экспертными методами все более широкое применение находят экономико-математические модели различного уровня. Чаще всего эти модели используются при планировании отдельных функциональных и технологических подзадач программ.

Для успешного решения отдельных подзадач программы зачастую требуется разработка планов выполнения комплексов взаимосвязанных работ, имеющих сложную сетевую структуру. Например, строительство группы объектов, проведение цикла научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок, создание нового вида продукции, проведение крупных- организационных мероприятий и т.п. Как правило, такие комплексы работ характеризуются тем, что

- четко задана конечная цель (например, минимизация сроков завершения работ или выпуск промышленного образца нового изделия к заданному сроку);

- определены общие ресурсные ограничения на производство всего комплекса работ;

- известны логические условия начала выполнения каждой работы (например, перечень работ, которые должны быть завершены до начала данной работы).

Такие комплексы взаимосвязанных работ можно назвать целевыми. Задачи планирования целевых комплексов работ возникают в различных отраслях народного хозяйства и, как правило, решаются с помощью методов календарного планирования. Однако эти методы не всегда удовлетворяют требованиям практики - в их рамках обычно не удается учесть все разнородные требования к составляемым планам, организовать эффективную процедуру корректировки полученного решения, а также в полной мере использовать опыт и интуицию плановых и управленческих работников.

Необходимость разработки эффективных методов планирования и управления целевыми комплексами работ и определила актуальность теш диссертации.

Цель и задачи исследования. Цель данной работы - разработка методов составления реально выполнимых, сбалансированных планов выполнения целевых комплексов работ, основанных на использовании диалоговой имитационной системы. В соответствии с этим в диссертации решались следующие задачи:

- разработка системы имитационных моделей процесса управления целевым комплексом работ;

- реализация моделей в виде диалоговой системы;

- апробация диалоговой системы и разработка методических положений по ее использованию при решении задач планирования и управления целевым комплексом работ.

Методика исследования основана на системном подходе к рассматриваемой проблеме, разработках советских и зарубежных специалистов и ученых в области системного анализа, исследования операций, машинного моделирования сложных систем. В работе использовались решения и рекомендации конференций, семинаров и периодическая литература по исследуемой проблеме.

Объектом исследования в данной работе является процесс управления целевым комплексом работ.

Научная новизна заключается в том, что впервые разработана и реализована на ЭВМ диалоговая имитационная система управления целевым комплексом работ:

- реализующая итерационный процесс целенаправленного поиска и последующей корректировки календарного плана;

- позволяющая оценить этот план с помощью имитации процесса его выполнения;

- дающая возможность учета неформализуемых требований к составляемым планам за счет широкого использования диалоговых процедур с привлечением плановых и управленческих работников.

Практическая ценность. Разработанная диалоговая система может быть использована для решения различных задач планирования и управления целевым комплексом работ. К числу важнейших направлений ее использования можно отнести составление перспективных и годовых календарных планов, а также разработку оперативных мероприятий, обеспечивающих выполнение установленных плановых заданий.

Диалоговая система предназначена для использования в рамках АСУ предприятий, отраслей, организаций и ведомств, участвующих в разработке и выполнении целевых комплексных программ.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсувдались на семинарах Института математики СО АН СССР, Института "Сибгипрошахт" Министерства угольной промышленности, Сибирского научно-исследовательского института энергетики, на техсовете треста "Сиборгтехстрой-Ю", а также на У Всесоюзной конференции по проблемам теоретической кибернетики (Новосибирск, июнь 1980), Всесоюзной школе-семинаре "Проблемы имитационного моделирования производственно-хозяйственной деятельности промышленного предприятия" (Новосибирск, февраль 1983).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ.

Содержание работы.Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, формулируются цели и задачи исследования.

В первой главе проанализированы роль и место задач планирования и управления комплексами работ в составе целевых программ, проведен обзор существующих методов их решения. Предлагается новый подход к решению задач управления целевыми комплексами работ, отличительными чертами которого являются итерационная процедура целенаправленного поиска календарного плана, возможность учета неформализуемых требований к плану и машинная имитация процесса выполнения комплекса работ. Излагается концептуальная схема диалоговой системы, реализующей предлагаемый подход.

Во второй главе описывается структура диалоговой системы и формулируются имитационные модели, составляющие ядро системы (состав каждого уровня, взаимодействие моделей внутри уровней и между ними). Для задач каждого уровня (перспективное и годовое планирование, оперативное управление) приводятся алгоритмы распределения ресурсов на сетевой модели. Формулируются принципы построения диалоговой системы и поясняется способ ее машинной реализации.

Третья глава посвящена изложению методики использования диалоговой системы при решении ряда практических задач, связанных с планированием целевого комплекса и оперативным управлением процессом его реализации. Методика планирования иллюстрируется на примере разработки строительной программы формирования Ккно-Якутского ТПК. Среди вопросов управления процессом реализации целевого комплекса рассмотрены задачи, связанные с разработкой системы мероприятий, обеспечивающих выполнение плановых заданий. Методика исследования таких проблем продемонстрирована на примерах решения задачи управления энергоснабжением в многоотраслевом комплексе, задачи выбора эффективной системы оплаты труда.

В заключении излагаются основные результаты диссертации.

В приложениях приводятся варианты входных и выходных форм системы, а также блок-схема основного алгоритма распределения ресурсов на сетевой модели.

Основные результаты диссертации заключаются в следующем.

1. Предложен новый подход к решению задач планирования взаимосвязанных комплексов работ сложной сетевой структуры (целевых комплексов работ). Принципиальными особенностями предлагаемого подхода являются:

- организация итерационной процедуры целенаправленного поиска и последующей корректировки календарного плана выполнения комплекса работ;

- оценка составленного варианта плана на основе имитации процесса выполнения комплекса работ с учетом в явном виде процедур принятия текущих управленческих решений;

- возможность учета неформализуемых требований к составляемым планам за счет широкого использования диалоговых процедур с привлечением плановых и управленческих работников.

2. В рамках предложенного подхода разработана принципиальная схема решения задач календарного планирования, предложены варианты алгоритмов, учитывающие специфику задач распределения ресурсов на сети в перспективном и текущем планировании.

3. Разработана общая структура диалоговой системы и набор сценариев диалога, ориентированный на решение конкретных задач планирования и управления целевыми комплексами работ. Разработано программное обеспечение диалоговой системы, имеющее модульную структуру и реализующее предложенный набор сценариев диалога. Программный комплекс реализован на алгоритмическом языке ФОРТРАН-1У.

4. Предложены способы адаптации диалоговой системы к конкретным практическим задачам, основанные на выборе состава и последовательности работы блоков системы, осуществляемого в режиме диалога.

5. Разработанная диалоговая система апробирована при решении рада практических задач. Сформулирована методика ее использования в планировании целевого комплекса работ и оперативном управлении процессом его реализации. Данная методика пояснена на примерах:

- разработки планов строительства комплекса объектов в рамках программы формирования ТПК;

- решения задачи оперативного управления энергоснабжением в многоотраслевом комплексе;

- выбора эффективной системы оплаты труда в процессе выполнения комплекса работ.

Апробация подтверждается прилагаемыми к диссертации актами о внедрении.

6. Опыт внедрения показал практическую нацеленность разработанной диалоговой системы и ее высокую эффективность при решении задач управления целевыми комплексами работ.

1. Автоматизация управления в отраслевых НИИ и КБ /Аксенов В.В., Тырышкин B.C., Титов А.А. и др. - Новосибирск: Наука, 1983. - 234 с.

2. Ага М.С., Каплан А.А. Оптимальное планирование в автоматизированных системах управления строительством. - Л.: Стройиздат, 1976. - 152 с.

3. Аганбегян А.Г. Управление социалистическими предприятиями: Вопросы теории и практики. - М.: Экономика, 1979. -448 с.

4. Айзенберг Е.Б., Соболев 10.А. Комплексные программы развития восточных районов СССР. - М.: Экономика, 1982. -176 с.

5. Алгаев В.Я., Кочутская Л.А. Сетевые модели планирования капитальных вложений. - М.: Наука, 1976. - 205 с.

6. Андерсон А.Р., Гриненко Б.А., Мартынов Э.З., Мироносец-кий Н.Б. Управление производством новых изделий. - Новосибирск: Наука, 1980. - 215 с.

7. Архангельский В.Н, Планирование и финансирование научных исследований. - М.: Финансы, 1976. - 191 с.

8. АСУ в строительстве /Под ред. Смирнова А.И. - М.: Стройиздат, 1980. - 223 с.

9. Ахыоджа X. Сетевые методы управления в проектировании и производстве. - М.: Мир, 1979. - 639 с.

10. Бандман М.К. Территориально-производственные комплексы: Теория и практика предплановых исследований. - Новосибирск: Наука, 1980. - 256 с.

11. Безлюдов А.Л., Рамин Е.Л. Опыт создания нормативной базы для решения задач календарного планирования в автоматазированной системе управления трестом. - I.: Наука, . 1976. - 172 с.

12. Елэкман М. Проектирование систем реального времени. -М.: Мир, 1977.- 346 с.

13. Бобко И.М., Марусин В.В., Протасов В.Н. Адаптивная автоматизированная система управления "Сигма". - Новосибирск, 1980. - 70 с. (Препринт/ ВЦ СО АН СССР).

14. Бусленко В.Н. Автоматизация имитационного моделирования сложных систем. - М.: Наука, 1977. - 239 с.

15. Бусленко Н.П., Голенко И.М. и др. Метод статистических испытаний (метод Монте-Карло). - М.: Физматгиз, 1962.

16. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. - 2-е изд., переработ. - М.-.Наука, 1978.- 339 с.

17. Воропаев В.И. Модели и методы календарного планирования в автоматизированных системах управления строительством.-М.: Стройиздат, 1975. - 231 с.

18. Воропаев В.И., Садовский В.Н., Хацет Б.Н. Календарное планирование строительного производства в АСУ. - Промышленное строительство, 1974, Ш, с.22-26.

19. Выскубов В.П. Сетевое планирование в строительстве. - М.: Стройиздат, 1978. - 168 с.

20. Глушков В.М. Основы безбумажной информатики. - М.: Наука^ 1982. - 552 с.

21. Голенко Д.И. Статистические методы сетевого планирования и управления. - М.: Наука, 1969. - 400 с.

22. Голуб Л.Г., Лященко Е.Н. АСУ строительного треста. - М.: Стройиздат, 1976. - 175 с.

23. 1усаков А.А. Организационно-технологическая надежность строительного производства. - М.: Стройиздат, 1974. -205 с.

24. Задачи календарного планирования и методы решения/ Шкурба В.В., Подчасова Т.П., Пшичук А.Н., Тур Л.П. -Киев: Наукова думка, 1966. - 155 с.

25. Заде Л. Понятие лингвистической переменной и его применение к принятию приближенных решений. - М.: Мир, 1976. -161 с.

26. Зенков В.В. Диалоговая система оперативного управления производством. - УСиМ, 1979, №2, с.98-101.

27. Зигель А., Вольф Дж. Модели группового поведения в системе человек - машина. - М.: Мир, 1973. - 261 с.

28. Зуховицкий С.И., Авдеева Л.И. Линейное и выпуклое программирование. - 2-е изд., перераб. - М.-.Наука, 1967.460 с.

29. Зуховицкий С.И., Радчик И.А. Математические методы сетевого планирования. - М.: Наука, 1965. - 296 с.

30. Зыбарев Ю.М. Имитационное моделирование производственной деятельности участков машиностроительного предприятия.-Автореф. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. - Новосибирск, 1979. - 24 с.

31. Имитационные системы / Моисеев Н.Н., Евтушенко Ю.Г., Краснощеков П.С., Павловский Ю.Н. - Экономика и организация промышленного производства, 1973, №6, с.39-46.

32. Имитационный комплекс взаимодействия АСУ и производственной модели объекта управления (СПО ИКАМОУ ЕЕ). Концепции и возможности. - Калинин,1980. - 36 с. (Препринт/ НПО "ЦЕНТРПРОГРАММСИСТЕМ").

33. Информационные системы в управлении производством / Под ред. Васильева А.Е. - М.: Мир, 1973. - 350 с.

34. Каплан A.M. Экономико-статистические показатели деятельности строительного предприятия. - Л.: Стройиздат, 1979.

35. Карпов И.И. Об одной формализации задачи минимизации времени выполнения многотемной разработки при неограниченных неокладируемых ресурсах. - Новосибирск: Институт гидродинамики СО .АН СССР, вып. 3, 1970. - 52 с.

36. Кауров В.М. Диалоговые процедуры составления календарных планов в АСУ строительством. - Материалы У Всесоюзн. .конф. по проблемам теоретической кибернетики. - Новосибирск: ИМ СО АН СССР, 1980, с.18-19.

37. Кауров В.М., Лавлинский С.М., Перминов С.Б. Машинная реализация имитационной модели процесса корректировки и выполнения плана. - Оптимизация, 1978, вып. 20(37), с. I0I-II3.

38. Кауров В.М. Об одном подходе к планированию строительного производства. - Оптимизация, 1980, вып. 25(42), с. 99-110.

39. Кауров В.М., Перминов С.Б. Анализ системы стимулирования с помощью машинной имитационной модели. - Оптимизация, 1979, вып. 23(40), с.98-109.

40. Кауров В.М., Перминов С.Б. Имитационные методы календарного планирования в строительстве. - Новосибирск, 1983.51 с. (Препринт/ ИМ СО АН СССР: №36).

41. Кауров В.М. Система имитационных.моделей деятельности строительного предприятия. - В кн.: Разработка и реализация имитационных моделей на предприятии. Новосибирск, 1983, с. I2I-I23.

42. Келли Дж. Календарное планирование. - В кн.: Экономические модели в управлении. М.: ИЛ, 1967. - 572 с.

43. Кофман А., Дебазей Г. Сетевые методы планирования и их применение. - М.: Прогресс, 1968. - 181 с.

44. Крючков В.Н. Задачи минимизации выполнения программы сложных проектов при заданных ограничениях на ресурсы.-В кн.: Моделирование процесса управления. Новосибирск: Наука, 1969, вып. 2.

45. Левицкий Е.М. Оптимальное распределение ресурсов в сетевом плане методом динамического программирования. - В кн.: Математические методы решения экономических задач. Новосибирск: Наука, 1971, с.105-111.

46. Ловецкий С.Е. Некоторые задачи оптимального распределения ресурсов в сетевых моделях. - В кн.: Современные проблемы кибернетики. М.: Наука, 1970, с.205-210.

47. Лопухин М.М. Паттерн-метод планирования и прогнозирования научных работ. - М.: Советское радио, 1971. - 160 с.

48. Макаров В.Л., Маршак В.Д. 0 соотношении оптимального и имитационного подходов при построении и анализе экономических моделей. - Оптимизация, 1974, вып. 13(30), с. 12-43.

49. Максимов Е.Г., Скрвдлов Н.В. Программа сглаживания потребности в ресурсах за счет законов времени. - В кн.: Вычислительная и организационная техника в строительстве. М., 1967, вып. 1-2.

50. Методы машинной имитации экономических процессов / Под ред. Багриновского К. А. - М.: Наука, 1982. - 265 с.

51. Мироносецкий Н.Б. Моделирование процессов создания и выпуска новой продукции.- Новосибирск: Наука, 1976.

167 с.

52. Мироносецкий Н.Б. Экономико-математические методы календарного планирования. - Новосибирск: Наука, 1973. -140 с.

53. Михалевич B.C., Кукса А.И. Методы последовательной оптизации в дискретных сетевых задачах оптимального распределения ресурсов. - М.: Наука, 1983. - 208 с.

54. Моделирование развития строительного комплекса / Под ред. Шеметова П.В., Радченко В.В. - Новосибирск: ИЭиОПП СО АН СССР, 1979. - 207 с.

55. Моисеев Н.Н. Имитационные модели. - В кн.: Наука и человечество. М.: Знание, 1973, с.47-59.

56. Нейлор Т. Машинные имитационные эксперименты с моделями экономических систем. - М.: Мир, 1975. - 500 с.

57. Оптимальное планирование: Сб. научн. тр. /Институт математики. - Новосибирск,. 1969, вып. 12. - 75 с.

58. Оптимизация сроков осуществления инвестиционных программ / Под ред. Богачева В.Н. - Новосибирск: ИЭиОПП СО АН СССР, 1975. - 88 с.

59. Перминов С.Б. Имитационное моделирование процессов управления в экономике.- Новосибирск: Наука,1981.- 214 с.

60. Перспективное планирование строительно-монтажных работ в условиях АСУС / Под ред. Полисюк Т.Б. - М.: Стройиздат, 1977. - 208 с.

61. Планирование научно-технического прогресса. - М.: Наука, 1984. - 239 с.

62. Проблемы имитационного моделирования производственно-хозяйственной деятельности промышленным предприятием: Сб. научн. тр./ Институт математики. - Новосибирск, 1983. - 277 с.

63. Проблемы программно-целевого планирования и управления / Под ред. Поспелова Г.С. - М.: Наука, 1981. - 464 с.

64. Проблемы разработки и реализации комплексных программ / Под ред. Федоренко Н.П., Лейбкинда Ю.Р., Самохина Ю.М.-М.: Наука, 1984. - 278 с.

65. Программно-целевой метод планирования / Под ред. Федо-ренко Н.П. - М.: Наука, 1982. - 231 с.

66. Рекомендации по применению в строительстве разработанных в странах - членах СЭВ методов , алгоритмов и программ решения многосетевых и многоцелевых задач с учетом рационального - использования ресурсов /Материалы ПК СЭВ по строительству. - Киев, 1970. - 212 с.

67. Рыбальский В.И. Автоматизированные системы управления строительством. - Киев: Вища школа, 1974. - 480 с.

68. Рыбальский В.И. Проектирование и создание больших производственных систем. - М.: Экономика, 1971. - 197 с.

69. Садовский В.И. Алгоритм оперативного планирования с использованием многоцелевых сетевых графиков в условиях ограниченных ресурсов ("Калибровка"). - В кн.: Вычислительная и организационная техника в строительстве. М., 1965, вып. 5, с.18-27.

70. Садовский В.И. Некоторые направления повышения эффективности автоматизации календарного планирования. - Организация управления строительным производством с применением вычислительной и организационной техники. - М.: ЦНИПИАСС, 1975, вып. I, с.17-25.

71. Скрьщлов Н.В. Автоматизированные системы оперативного управления в строительстве. - М.: Стройиздат, 1974. -120 с.

72. Снапелев Ю.М., Старосельский В.А. Моделирование и управление в сложных системах. - М.: Сов. радио, 1974.

264 с.

73. Совершенствование организации управления строительным производством / Под ред. Городничего В.М. - Киев: Буд1вельник, 1977, - 200 с.

74. Современное состояние информационных систем управления диалогового типа. Обзорная информация. - М.: ЦНИИТЭИ приборостроения, 1979, вып. 4, - 43 с.

75. Уайт П. Управление исследованиями и разработками: Сокр. пер. с англ. /Под ред. Бобрыщева Д.Н. - М.: Экономика, 1982. - 160 с.

76. Уирт Д., Либерман А., Левьен Р. Управление исследованиями и разработками: Пер. с англ. - М.: Прогресс, 1978.261 с.

77. Чебаненко В.М. Система тематического планирования НИОКР. - М.: Экономика, 1980. - 96 с.

78. Шеннон Р. Имитационное моделирование систем - искусство и наука. - М.: Мир, 1978. - 418 с.

79. Яковлев Е.И. Машинная имитация. - М.: Наука, 1975. -158 с.

80. An algorithm for travelling problem /Little I.D.C., Murty E.G., Swenney D.W., Karel C.- Oper. Res., 1963, v.11.

81. Zaden L.A., Bellman R.E. Decision-making in fuzzy environment.- Manag. Sci., v.17, N4, p.B-141-B-164.

82. Ringer L.I. A statistical theory for PERT in which com plection times of activities are inter-dependent.-Manag. Sci., v.17, p.717-723.

83. Scharage Limus. Solving resourse-constrained netwerk problems by implicit enumeracion-nonpreemtive case.-Oper. Res., 1970, v.18.