автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Разработка алгоритмов и моделей управления структурами ценологических систем

•Я

НИЖЕГОРОДСКИМ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

РГВ од

Зо

ШАШКОВ Максим Георгиевич

РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ И МОДЕЛЕЙ УПРАВЛЕНИЯ СТРУКТУРАМИ ЦЕНОЛОГИЧЕСКИХ

СИСТЕМ

Специальность 05.13.01 - «Управление в технических системах»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Нижний Новгород 2000

Работа выполнена на кафедре «Вычислительная техника» Нижегородского государственного технического университета (НГТУ)

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Л.С. Ломакина Научный консультант:

кандидат технических наук, доцент О.В. Федоров

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор А.Т. Надеев кандидат физико-математических наук, доцент О.Р. Козырев

Ведущая организация:

ГУП ЦНИИ «Буревестник»

Защита состоится « у> "/$_2000 г. в часов

на заседании диссертационного совета Д 063.85.02

при Нижегородском государственном техническом университете

по адресу: 603600, г. Н.Новгород, ГСП-41, ул. Минина, 24, НГТУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Нижегородского государственного технического университета.

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук _А.П. Иванов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Реальная ситуация в Российской Федерации в текущем периоде истории предъявляет повышенные требования к функционированию любого субъекта хозяйствования, эффективному использованию имеющихся ресурсов разнопланового характера, гибкому управлению как вышеупомянутыми ресурсами, так и, в значительной мере, структурами предприятий различных форм собственности. Задача построения актуальной управленческой, организационной, технологической или производственной структуры как конкретного предприятия, так и отрасли, или внесение изменения в существующую структуру является одной из основных проблем жизнедеятельности и безопасности государства в целом.

Актуальность. Научно-технический процесс в деятельности как конкретно взятых предприятий различных сфер деятельности, так и целых, отраслей, составляющих основу жизнедеятельности государства, породил множество различных структурных форм как организационного, так и технологического и ряда других характеров, в связи с чем при управлении различными субъектами экономической жизни возникают множественные сложные, многоаспектные проблемы в управлении данными субъектами. Актуальным, в частности, является вопрос об эффективности построения и функционирования экономических и производственных структур различных предприятий и отраслей хозяйствования и связанная с этим задача разработки систем управления предприятием, отраслью. В части вопросов, связанных с работой управляющих органов предприятий и отраслей, как сложных систем, основополагающей является задача управления и поддержания в актуальном состоянии структур данных систем, отвечающих за их эффективное функционирование в организационном, технико-технологическом и ряде других направлений .

Проблема создания систем управления структурами различных субъектов хозяйствования является одной из проблем, для решения которой целесообразно применить методы и модели системного анализа и теории систем.

Системный анализ и методы теории систем в части задач управления системами различной природы, от вопросов биологии до задач разработки общегосударственной автоматизированной системы управления, нашел свое от-

ражение в работах В.Н. Волковой, A.A. Денисова, В.М. Глушкова, Б.И. Кудрина, JI.C. Ломакиной, A.A. Ляпунова, С. Оптнера, О.В. Федорова, Ю.И. Черняка и ряда других авторов. В последнее время основным приложением системного анализа стали разработка методик анализа целей, методов и моделей совершенствования организационных структур, управление функционированием технических и социально-экономических объектов.

В отличие от вышеуказанных исследований и разработок основное внимание в диссертационной работе уделено моделированию структур систем различной природы, анализу результатов моделирования и выработке рекомендаций по проведению унификации структуры той или иной системы. Предлагается методика проведения исследования структур систем различной природы. Сделана попытка предложить унифицированный подход к выполнению этапов разработанных методик в различных условиях применения.

Целью работы является разработка алгоритмов, моделей и программных средств для решения задач управления ценологическими системами, как одной из разновидностей сложных систем, при проведении унификации их структур, предназначенных для решения вопросов оценки эффективности функционирования структур данных систем.

Задачи работы.

Достижение намеченной цел и требует решения следующих задач:

— анализ отечественной и зарубежной литературы по теме;

— исследование ценологических систем различной природы, вычленение ценозов, установление специфических задач моделирования и управления;

— разработка методики анализа ценологических систем;

— разработка модели управления структурами ценологических систем;

— апробация разработанной модели на ценозах различной природы;

— создание исследовательского программного комплекса автоматизированной системы поддержки принятия решений при анализе и управлении структурами ценологических систем для проведения анализа и моделирования видовых структур сложных систем и выработки предложений по проведению унификации элементов исследуемых

систем и позволяющего производить относительные оценки эффективности этого управления.

Методы исследований. Методологической основой диссертационной работы является системный анализ. В качестве математического аппарата в диссертации использованы элементы теории систем, теории вероятности, теории вычислительной сложности комбинаторных задач, вычислительный эксперимент.

Научная новизна работы состоит в следующих, выносимых на защиту, результатах:

— разработана методика анализа структур ценологи-ческих систем;

— разработана модель управления видовой структурой ценологических систем;

— разработана модель информационной системы поддержки принятия решений;

— разработан и реализован программный комплекс информационной системы поддержки принятия решений для анализа и управления структурами ценологических систем.

Обоснованность и. достоверность результатов обеспечена доказательствами сформулированных в работе положений и вычислительными экспериментами, значительным и достоверно представленным объемом статистических данных исследований.

Практическая ценность заключается в применении результатов исследований в качестве методик, способов и мероприятий, обеспечивающих повышение эффективности функционирования исследуемых систем.

Реализация результатов работы. Работы по теме диссертации выполнены в рамках координационного плана научных исследований РАН по комплексной программе «Кибернетика».

Разработанные в рамках диссертационной работы алгоритмы анализа структур видовых распределений и созданные на их базе математические модели используются ОАО «Этна» (г. Н.Новгород), отделом стратегии и прогнозирования Нижегородского банка Сберегательного банка Российской Федерации и в учебном процессе НГТУ.

На разработанный авторский программный комплекс получено свидетельство РОСПАТЕНТа об официальной регистрации программы для ЭВМ.

Апробация результатов работы. Основные положения и результаты работы представлялись и докладывались на следующих научных конференциях:

— 11-ой Международной конференции «Математические методы и компьютеры в экономике» (Пенза, ПТИ, 1997);

— 3-ей Международной конференции «НТИ-97. Информационные ресурсы. Интеграция. Технологии» (Москва, ВИНИТИ, 1997);

— Региональной научно-практической конференции «Менеджер 21 века» (Н.Новгород, НГТУ, 1997);

— Международной научно-практической конференции «Системный анализ в проектировании и управлении» (Санкт-Петербург, СПбГТУ, 1998);

— У-ой конференции «Математика. Компьютеры. Образование» (Москва, 1998);

— 1-ой Всероссийской научно-практической конференции ¡«Компьютерные технологии в науке, проектировании и производстве» (Н.Новгород, НГТУ, 1999);

-4-ой Международной конференции «НТИ-99. Информационные ресурсы. Интеграция. Технологии» (Москва, ВИНИТИ, 1999);

— Межрегиональной научно-практической конференции «Стратегия российских предприятий в современной экономике» (Ярославль, ЯГУ, 1999);

— Научно-технической конференции факультета информационных систем и технологий НГТУ «ФИСТ-99»

(Н.Новгород, НГТУ, 1999);

— Межрегиональной научно-практической конференции «Российские предприятия в системе рыночных отношений» (Ярославль, ЯГУ, 2000);

— 10-ой Всероссийской научно-практической конференции по графическим технологиям и системам «Кограф-2000» (Н.Новгород, НГТУ, 2000);

— Российской научно-практической конференции «Экономическая безопасность - региональные проблемы» (Н.Новгород, НГТУ, 2000);

— Научно-практической конференции «Ресурсы региона: Пути и методы их эффективного использования» (Н.Новгород, ВВАГС, 2000).

Публикации.

По теме диссертационных исследований автором опубликовано 15 работ.

Структура, и объем работа.

Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, библиографического списка, глоссария, списка основных условных обозначений и 8 приложений, содержит 152 страниц машинописного текста, 20 рисунков и 10 таблиц.

Во введении дается общая характеристика работы, открывается научная новизна и практическая значимость полученных результатов. Аннотировано по главам излагается обзор содержания диссертации.

В первой главе (Управление структурой сложных систем: обзор современного состояния, цели и задачи) приведен обзор отечественной и зарубежной литературы по теории сложных систем, из класса сложных систем вычленен класс ценологических систем, обобщен собранный статистический материал. Поставлены специфические задачи моделирования и управления ценозами различной природы.

В §1.1 рассмотрены основные положения теории сложных систем, предложено определение системы, используемое в дальнейшей работе. Из множества систем выделены системы, обладающие особыми свойствами - сложные Б0-системы. Сформулированы основные свойства сложных систем, дано их функциональное описание. Опираясь на обширные исследования в области сложных систем различной природы, предложено описание Бо-систем особым классом систем - ценозами.

В §1.2 отмечен ключевой момент при представлении сложной 30-системы ценозом, что является переходом от организмоцентрического мышления к популяционному и влечет за собой широкое использование понятия «ценоз». Сформулированы закономерности появления и эволюции ценозов, имеющие общий характер для ценозов различной природы и позволяющие на принципиально ином уровне обобщения осуществлять управления ими, создав целостную систему построения, развития и обеспечения функционирования ценозов. Даны необходимые определения терминов, заимствованных из понятийного аппарата естествознания, использующиеся в дальнейшей работе. Построена диаграмма вложенности различных составляющих

ценоза, дающая полное представление о ценологической системе как целом (рис.1).

Из всего многообразия систем различной природы вычленены и рассмотрены ценологические системы искусственного происхождения, относящиеся к классу техно-, эко- и информценозов, рассмотрены различные аспекты их функционирования.

В §1.3 поставлена задача разработки методики анализа ценологических систем и построения на ее основе математической модели управления структурами данных систем.

Во второй главе (Разработка методики анализа и модели управления структурами ценологических систем) выполнена разработка методики анализа модели управления видовой структурой ценологической системы. Для подтверждения адекватности разработанных средств выполнено эвристическое моделирование видовой структуры одной из подсистем производственного предприятия.

В §2.1 описаны алгоритмы выделения семейств особей ценологической системы, составления рангового и видового распределений. Показана актуальность видового распределения для проведения дальнейших исследований.

Рис.1. Диаграмма вложенности различных элементов ценологических систем

Отмечен тот факт, что распределение видов однозначно определяет структуру множества элементов подсистем и отражает системное свойство ценозов различной природы. Разработана методика анализа структур ценологических систем, использующаяся в дальнейших исследованиях.

Изучение любой Эо-системы начинается с определения ее структуры. К ценологическим системам, которые являются, как было отмечено в §1.2, особым классом сложных систем, не может быть применено ни одно из классических описаний структур сложных систем. Изучение ценозов начинается с выделений семейств особей. Выбор особей -неоднозначная задача, в зависимости от решения которой может меняться как состав, так и границы ценоза.

В качестве основных объектов исследования в работе использованы генеральные совокупности электроприводов ОАО «Теплообменник» и ОАО «Борский стекольный завод», представляющих авиастроение и стекольную промышленность . Изучение техноценозов начинается с выделения семейств изделий. Из одного семейства ценоза выделяется вид, применительно к электроприводу можно считать видом электропривод, отличающийся качественной характеристикой, например, величиной номинальной мощности Рн и наименованием.

Каждое изделие, обладая только ему присущими особенностями, индивидуально, и его можно рассматривать как своеобразное изделие, особь иеС/, которое..можно пронумеровать, составив неупорядоченный перечень Т=и, текст. Но одновременно каждое изделие есть вид Для любого Т можно составить перечень видов -словарь объемом Т>У. Очевидно, что любые два

элемента-особи неотличимы (одного у, вида): ^ и) 61,, 5гг>5(=0, , или различимы

(разных и 5. видов) . Особи одного вида образуют популяцию .

Составление перечня особей Г и их классификация по видам (составления словаря ^,,...,5) позволяют составить таблицу рангового распределения, где виды_ располагаются в порядке уменьшения численности их 'популяций. Количество особей вида эг, соответствующее рангу г, -иг. Ранг вида эг есть порядковый номер вида (номер строки). Последний номер 5 определяет объем словаря V, V = |5] . Ранговое распределение выражается в виде зависимости Л(г) = В/г11 .

Для дискретных величин, например оборудования, установленного на предприятии, информативнее видовое распределение, получаемое из перечня особей Г непосредственно. Некоторое идеальное видовое распределение будем называть гиперболическим Н-распределением.

Таблица видового распределения может быть получена из текста Т непосредственно, если выбрать вначале все популяции, состоящие из одной особи ах; они образуют первую касту к1г общее число видов в которой численность особей в касте а^. Затем выбирают все виды, представленные двумя особями: к2, а2, щ, агы2; затем виды, представленные тремя особями и так далее. Последовательность \ц называется эмпирическим видовым распределением . Число строк в таблице равно числу каст к. Обозначим через Ы0 самую мощную популяцию.

Очевидное соотношение для объема словаря V = |5| = ^ -ю, ,

I»!

На

длины текста Г = |(У| = ^¿н1,, относительной частоты появления касты, определяемой эмпирически со, - . Видовое распределение отличается характером изменения щ. Достаточно полно распределение описывается обобщающими показателями в, и, к, Щ. Устойчивую зависимость

показывают Щ(8), $(£/), П(11) .

При определении аппроксимирующей функции со — /(¡) были рассмотрены: 1. Аппроксимация с использованием уравнений у = А + Вх~1, у-(А + Вхг)"', у = {А + Вх + Сх2} и некоторых других, имеющих обратно пропорциональную зависимость; 2. Гиперболическая зависимость; .3. Экспоненциальная зависимость; 4. Логарифмический ряд.

Анализ значений погрешностей при аппроксимации <» = /(») позволил отдать предпочтение гиперболической зависимости

Ряд хорошо аппроксимируется (1) на отрезке

[1,Л] непрерывной кривой Г2(х), где 1=1,2,..., Е - целочисленные значения X, «' = ¡^1' И, =|-К| (рис. 2).

Рис. 2, на котором представлено видовое распределение электродвигателей ОАО «Борский стекольный завод», позволяет ввести понятие пойнтер-точки В

точке К 0(.*) = 1. Слева от пойнтер-точки 1<К располагаются касты -В общем случае неоднородные, образованные многими видами, справа - однородные, представленные, представленные одним видом.

0 5 10 15 20 25 30 33 35 3S 37 38

Рис. 2. Видовое распределение электродвигателей ОАО "Борский стекольный завод"

Таким образом, на полуинтервале X е[l,ií] распределение видов аппроксимируется выражением = |Q(?)J, а на полуинтервале X е[/?,со) - выражением jV(/) = [Z(y')]. Тогда число особей

«I i о \

/-i j. i число видов

s=íw(¿)+R2=tm- (3)

В §2.2 проведена разработка модели управления видовой структурой денологической системы на основе методики, разработанной в §2.1. Получена зависимость эффективности проводимого управления видовой структурой от числа элементов, перераспределенных по системе в результате проведенного управления. Построена обобщенная математическая модель взаимосвязи изменения струк-

туры множества. Описаны и проанализированы три принципиально возможных способа перераспределения элементов.

В работе применен метод эвристического моделирования, заключающийся в построении математической модели структуры системы, реализованной программно на ЭВМ, которая в интерактивном режиме позволяет изменять состояние исходной информации и изучать влияние этого изменения на ■показатели эффективности функционирования предприятия.

Исходным для моделирования является текст Т (список оборудования одного производственного назначения) , поэтому модель может применяться только в случае, когда уже имеются предпосылки, например, известно начальное ранговое распределение оборудования, назначенного к установке и изменяемого в целях унификации, имеется база данных видовых распределений или известна закономерность в изменении структуры. Поэтому необходима модель, которая теоретически имитирует процесс управления структурой по объективно существующей закономерности. Построим обобщенную математическую модель взаимосвязи изменения ' структуры множества эксплуатируемого оборудования и показателей эффективности на содержательном уровне. Исследование проведем на основе моделей Н-распределения.

Пусть общее количество элементов множества С7=сопз1:, параметр размера множества ^сопб'Ь, - численность первой, самой многочисленной, касты и характеристический показатель Н-распределения соответственно до и после изменения структуры.

Учитывая }У0=Ли", можно записать

то есть при воздействии на структуру для случая постоянного объема системного пространства, занимаемого множеством, параметры Н-распределения и а до и после изменения оказываются функционально связанными. При изменении параметра а, значение параметра йТо должно изменяться таким образом, чтобы функция проходила в любом случае через пойнтер-точку с координатами (яд).

Для теоретического подтверждения предположения продифференцируем функцию (4):

(4)

с1П _ -

а ~

сЬс = -р:']а1х = ——сЬс .

х

7

Анализируя (5) , получим, что при увеличении численности вида на прирост (при фиксированном х) относительный спад количества видов составит -ух.'кс1х . Продолжая увеличивать <±х на такую же величину, будем получать меньший в процентном отношении спад, чем при первом шаге, то есть относительный «отсев» видов по мере роста их численности все меньше сокращается пропорционально численности вида. Переход к высшей численности (однородные касты) легче для видов, уже достигших высокой численности, чем для малочисленных видов. Легкость перехода в многочисленные касты растет пропорционально имеющейся численности. То есть, если представить ряд уровней численностей вида, разделенных «ситами», затрудняющими движение видов по оси х к точке Лт0, то эти «сита» задерживают тем меньше видов, чем выше их численность, причем процент «отсева» падает пропорционально численности вида.

Допустим, при изменении параметров а и Щ произошло перераспределение по структуре некоторого количества элементов, определяемого разностью:

Число видов, соответствующих данному изменению, определяется величиной

Учитывая незначительное различие в объемах системного пространства, занимаемого элементами видов однородных каст по сравнению с элементами видов неоднородных каст, и относительную равновероятность в этой связи увеличения численности каст, близких к Ий, предположим, что перераспределенные элементы, количество которых А1/, образуют некоторую условно однородную виртуальную касту Ив. Величина А1/ = Ив при Д^—»1 определяет ее количественно.

Эффективность управления видовой структурой определяется по формуле:

Изменение совокупности видов целесообразно осуществлять, в первую очередь, за счет сокращения количества видов первых каст видового распределения.

Сокращаемое количество видов первых каст должно быть восполнено за счет увеличения количества видов

(б)

(7)

(8)

других каст, более однородных. Существует три принципиально возможных способа распределения этих видов по кастам:

1. Все виды распределяются по неоднородным кастам, которые расположены правее пойнтер-точки И;

2. Все виды распределяются по однородным кастам, которые находятся левее пойнтер-точки И;

3. Все виды распределяются по кастам, находящимся около пойнтер-точки И.

На'примере структуры видового распределения электродвигателей ОАО «Теплообменник» проведено изучение всех .трех способов и оценена их относительная эффективность .

Предположим, что в результате анализа электродвигателей первых четырех каст появилась возможность уменьшить количество их видов и увеличить количество электродвигателей в других кастах. Графическая интерпретация первого способа управления видовой структурой генеральной •совокупности электродвигателей приведена на рис. 3.

Рис. 3. Первый способ перераспределения числа видов по структуре ценоза

В табл. 1 приведены результаты управления структурой видовым распределением первым способом распределения видов по кастам. В табл. 2 приведены результаты расчетов основных показателей,видового распределения

Таблица 1. Результаты управления структурой системы первым _способом распределения видов по кастам_

Число строк, Число двигато- Число видов с Число двигате-

равное числу леи в ендз, а± одинаковым лей касты, а^-?!

касз?, К числом двигателей,

1 1 7 7

2 2 4 8

3 3 2 6

4 4 1 4

:

30 63 1 63

31 67 1 67

32 73 1 73

33 148 1 148

Итого: 3=62 и=1121

Таблица 2. Результаты расчетов основных показателей видового _распределения__

Способ управления йГ01 1^02 И Б

I 12 7 . 16 62

Сопоставление результатов расчетов трех способов управления видовым распределением электродвигателей позволяет сделать заключение о целесообразности перераспределения электродвигателей первых каст в «хвост» кривой. Это уменьшает в большей степени по абсолютной величине параметр а (кривая видового распределения становится более пологой) и числено увеличивает Х-ую координат$' пойнтер-точки И.

По результатам проведенных расчетов сделан вывод о целесообразности применения различных комбинаций вышеописанных способов управления структурой видового распределения ценологической системы.

В §2.3 на основе статистических данных видового распределения оборудования одного производственного назначения ОАО «Борский стекольный завод» проведено эвристическое моделирование процесса управления видовой структурой ценологической системы.

Моделирование структуры видового распределения ценозов с широким варьированием показателей суммарного количества особей и, характеристических показателей видового распределения ах, а2, численности первой касты и показателя ¡3 (формула 8) позволило

сделать следующие выводы:

— при проведении унификации структуры ценозов целесообразно производить изменение численности не только первой касты, но и первых 2-10 каст, в зависимости от конкретной системы. Каждое последующее уменьшение величины первой касты, то есть увеличение мощности виртуальной касты, приводит лишь к незначительному увеличению эффективности управления, оказывая, тем не менее, значительное влияние на жизнедеятельность системы;

— величина эффекта от проведения унификации существенно зависит от суммарного количества особей в ценозе и. Можно констатировать тот факт, что она обратно пропорциональна У, то есть при проведении унификации структуры небольшого ценоза можно добиться большего успеха, чем при работе с видовым распределением крупной ценологической системы.

В третьей главе (Исследование ценологических систем различной природы) с использованием модели управления видовой структурой ценологической системы, разработанной во второй главе, проведено эвристическое моделирование процесса изменения видовых структур систем различной природы.

В §3.1 проведена оценка эффективности функционирования экоценоза банков РФ с использованием модели Н-распределения. Проведено обобщение методики ценологи-ческого анализа статистической информации. На основе результатов анализа и моделирования банковской системы России с использованием рейтинга 200 крупнейших банков по размеру собственного капитала по состоянию на 1 января 200 0 года сделан ряд содержательных выводов о самой банковской системе и эффективности ее работы в существующих экономических условиях. Показано, что в силу того что особями неоднородных каст в банковской системе России занято около 80% системного пространства она не является устойчивой системой, способной к саморегуляции. Кроме того, учитывая факт, что «всплеск» числа видов во второй-третьей кастах говорит о переходе количественной составляющей в элементной структуре ценоза в качественную составляющую надежности однородных каст, а множественность видов, составляющих неоднородные касты, в свою очередь, свидетельствует о трансформации количественной составляющей в данных кастах в качественную составляющую унифицированности элементов вида в целом, можно констатировать, сравнивая численности второй касты в таблице видового распределения банков с • численностью первой касты

(число видов во второй касте на 356% превышает число видов первой касты): в банковской системе страны в настоящее время много банков-дублеров, занимающих одно системное пространство, выполняющих идентичные, иногда уникальные, функции, и являющихся по отношению друг к другу резервными.

В §3.2 выполнен анализ загрузки каналов связи одной из компаний, предоставляющих услуги сотовой связи в г. Москва. Видовое распределение трафика загрузки показывает, что подавляющую массу звонков (более 80% от общего числа) абонентов, составляют звонки малой длительности, до 60 секунд. Проведен анализ и последующее моделирование видовой структуры распределения трафика в каналах связи. Выработан ряд предложений по изменению тарифной политики компаний сотовой связи.

В четвертой главе (Программный комплекс информационной системы поддержки принятия решений для анализа и управления структурами ценологических систем) описана информационная система поддержки принятия решений при управлении структурой сложной системы и проведении унификации ее элементов, созданная на основе математических моделей управления, разработанных в главе 2.

В §4.1 описаны характеристики современных систем принятия решений и признаки их классификации. Отмечена сложность работы аппарата организационно-технического управления предприятия, организации или отрасли в целом, что неизбежно приводит к необходимости разработки адекватных процедур автоматизированной поддержки процессов управления на всех этапах, начиная с анализа проблемной ситуации и заканчивая обоснованным выбором вариантов решений.

В §4.2 сформулированы требования, предъявляемые на современном этапе развития техники к программным средствам автоматизированных систем управления. Описаны оценки качества программного продукта.

Для оценки качества программного продукта, с учетом выше указанных рекомендаций, используются следующие критерии:

— функциональные возможности программного пакета;

— качество программной реализации;

— удобство пользовательского интерфейса;

— степень «закрытости» пакета.

Кроме вышеуказанных требований, стоит отметить возможность взаимодействия пользователей пакета с его разработчиками для внесения изменений и дополнений в

алгоритмы расчетов и добавления новых моделей, что позволяет обеспечить достоверность сравнительных оценок.

В §4.3 разработана модель информационной системы поддержки принятия управленческих решений. Дано формализованное описание задачи управления сложной информационной системой.

Информационные потребности образуют проблемную отрасль К. В свою очередь, Д состоит из проблемных участков, описывающих одну или несколько конкретных ситуаций к, возникающих в процессе управления:

к = {гх,гг ,-,гп)> г,еЯ, {г1,г2,...,гр,...,г11}сЯ .

Для соотнесения ситуации к некоторому управляющему решению у^ необходим набор информации т, такой, чтобы г было полностью покрыто, в результате чего можно говорить о соответствии информации т ситуации к и достаточном качестве т для принятия у^. Тогда оптимальным информационным обеспечением М(ор/Л/) будем считать обеспечение, адекватное содержанию ситуации проблемной отрасли Я, то есть ор/М= Мк=К'.

При отклонении параметров системы в процессе управления от нормальных возникает проблемная ситуация. Для формализации процесса управления представим состояние системы через вектор параметров

X = (я,,х2,. На множестве параметров зададим некоторую оценочную функцию Ч'(Х), которая позволила бы измерить и оценить параметры системы и их отклонение от нормы А :

ВДЦ^Х,),^).....<р(х )) .

Если значение Апревышает некоторое критическое значение 8^, А,. > , то система может сойти с траектории, ведущей к цели С, то есть

ЭЛУфДд, > <У Л, = <р{х,)-<р{х:))) .

Решение проблемной ситуации 50 ведет к изменению состояния £0 и переходу к состоянию 5С (целевому состоянию, соответствующему цели С):

Щ'Ао •

Модель процедуры принятия решения ДЬ может быть записана в виде

Модель автоматизированной системы поддержки имеет

вид

где V - автоматизированная система поддержки принятия решений, Ь - процедура интерактивного взаимодействия лица, принимающего решение, с системой.

Существует возможность применения автоматизированных систем поддержки принятия решений в условиях определенности, риска и неопределенности.

В §4.4 описан созданный программный комплекс информационной системы поддержки принятия решений для анализа и управления структурами ценологических систем, его назначение, характеристики, структура и интерфейс. Авторский комплекс является исследовательским инструментом и представляет собой структурированный программный продукт, автоматизирующий функции создания, накопления, обработки и хранения информационных ресурсов и оперативного доступа к ним, позволяющий проводить анализ и моделирование структур ценологических систем и вырабатывать предложения по проведению унификации элементов ценозов различной природы. Описана структура и интерфейс программного комплекса. Приводятся требования к аппаратным ресурсам и программной среде.

На «Программный комплекс технико-экономического сопровождения задач управления видовой структурой сложных систем» получено свидетельство РОСПАТЕНТа об официальной регистрации программы для ЭВМ. Комплекс может быть интегрирован в программные продукты управленческих служб предприятий различных сфер деятельности .

Приложение содержит оценку вычислительной сложности построения видового распределения, статистические данные по исследованным предприятиям, документы подтверждающие использование и внедрение результатов работы на предприятиях и учебный процесс, копию свидетельства РОСПАТЕНТа об официальной регистрации разработанного в работе программного комплекса, статистический материал по основным объектам исследования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основным результатом диссертационной работы является решение задачи, имеющей существенное значение для создания информационных технологий оперативного- управления ресурсами сложных систем различной природы, содержащей решение задач, имеющих решающее значение для

организации управленческих структур, обеспечивающей решение важных прикладных проблем.

Разработка и использование основанного на созданных в работе алгоритмах, моделях и программных средств динамического управления прикладного инструментария позволяет эффективно эксплуатировать различные виды ресурсов предприятий и отрасли в целом, сокращать эксплуатационные расходы за счет повышения эффективности работы производственных систем однородного функционального назначения, снижения уровня расходов при эксплуатации оборудования различного назначения или при управлении сложными распределенными ценологическими системами.

При решении указанных задач получены следующие научные и практические результаты:

1. Разработана методика анализа структуры ценоло-гической системы, обеспечивающая комплексное описание систем данного вида;

2. На основе разработанной методики анализа создана математическая модель управления видовой структурой ценологических систем, позволяющая осуществлять оценку проведения изменений и эффективность данных изменений;

3. Разработанная авторская математическая модель позволяет оценивать относительную степень снижения числа видов элементов конкретной производственной подсистемы, влияющую на эффективность работы предприятия различных сфер деятельности;

4. Создан программный комплекс сопровождения задач управления видовой структурой сложных систем, кардинально упрощающий процессы принятия решений в области эффективности функционирования предприятия в целом;

5. Разработанные алгоритмы и программный комплекс, имеющий свидетельство РОСПАТЕНТа об официальной регистрации программы для ЭВМ, переданы для реализации и используются в производственной деятельности служб управления предприятий и организаций различных сфер деятельности;

6. Проведено эвристическое моделирование структур ценологических систем различной природы. На основании результатов, полученных в ходе моделирования, выработаны конкретные предложения по осуществлению унификации структур систем производственного назначения ряда предприятий г. Н.Новгорода, предложены планы изменений тарифной политики компаний сотовой связи и проведена

оценка эффективности функционирования экоценоза банковской системы Российской Федерации.

По исследованной проблеме автором опубликовано 15 работ. Ниже перечислены публикации, в которых приведены основные научные результаты диссертации.

1. Федоров О.В., Шашков М.Г. Моделирование влияния экономических процессов на эффективность использования электрооборудования. Материалы II Международной научно-практической конференции «Математические методы и компьютеры в экономике». 4.1. Пенза, ПТИ, 1997.

С.65-66.

2. Ломакина Л.С., Федоров О.В., Шашков М.Г. Управление структурой производственных подсистем. Материалы 3-й Международной конференции «НТИ-97. Информационные ресурсы. Интеграция. Технологии». М., ВИНИТИ, 1997. -С. 147.

3. Федоров О.В., Шашков М.Г. Автоматизация управления информационными потоками распределенных систем производственного назначения. Тезисы докладов Региональной научно-практической конференции «Менеджер XXI века». Н.Новгород, НГТУ, 1998. - С. 141-142.

4. Шашков М.Г. Анализ структур систем электронных объектов. Тезисы докладов Международной научно-практической конференции «Системный анализ в проектировании и управлении». СПб.: СПбГТУ, 1998. - С. 179-18 0.

5. Ломакина Л.С., Федоров О.В., Шашков М.Г. Анализ генеральных совокупностей средств вычислительной техники предприятий. Сборник научных трудов V-й конференции «Математика. Компьютер. Образование». М. : Прогресс-Традиция, 1998. - С. 350-353.

6. Шашков М.Г. Анализ структуры оборудования с целью определения устойчивости его видового распределения. Тезисы докладов 1-й Всероссийской научно-технической конференции «Компьютерные технологии в науке, проектировании и производстве». 4.XIII. Н.Новгород, НГТУ, 1999. - С. 13-14.

7. Ломакина Л.С., Федоров О.В., Шашков М.Г. Моделирование структуры эксплуатируемого оборудования с целью унификации хозяйства предприятия. Материалы 4-й Международной конференции «НТИ-99. Интеграция. Информационные технологии. Телекоммуникации». М., ВИНИТИ, 1999. - С. 134-137.

8. Ломакина Л.С., Смирнов H.A., Федоров О.В., Шашков М.Г. Оптимизация структуры производственных подсистем предприятия с целью привлечения инвестиционных

ресурсов. Материалы Межрегиональной научно-практической конференции «Стратегия российских предприятий в современной экономике». Ярославль, ЯГУ, 1999. - С. 6770.

9. Шашков М.Г. Исследование организации хранения химических реактивов с помощью Н-распределения. Тезисы докладов научно-технической конференции факультета информационных систем и технологий. ФИСТ-99. Н. Новгород, НГТУ, 1999. - С. 88-89.

10. Шашков М.Г. Программные средства визуализации задач управления структурами сложных систем. Тезисы докладов 10-ой Всероссийской научно-практической конференции по графическим технологиям и системам «Кограф-2000». Н.Новгород, НГТУ, 2000. - С.80.

11. Шашков М.Г. Использование методов системного анализа при формировании тарифной политики компаний сотовой связи. Материалы Межрегиональной научно-практической конференции «Российские предприятия в системе рыночных отношений». Ярославль, ЯГУ, 2000. - С.171-174.

12. Федоров О.В., Шашков М.Г. Система поддержки принятия управленческих решений. Тезисы докладов Российской' научно-практической конференции «Экономическая безопасность - региональные проблемы». Н.Новгород, НГТУ, 2000.' - С. 123-124.

13. Ломакина Л.С., Федоров О.В., Шашков М.Г. Информационный подход к анализу и моделированию банковской системы. Материалы научно-практической конференции «Ресурсы региона: Пути и методы их эффективного использования». Н.Новгород, ВВАГС, 2000.- С. 239-241.