В ходе своего создания гипотетическая система проходит стадии развития: анализ – синтез - проектное описание (проект) - внедрение.
Применительно к созданию автоматизированных систем управления предприятием (организацией) следует отметить, что оно также проходит стадии анализа, синтеза, проектного описания, внедрения. При этом на первой стадии разрабатывается аналитическая матрица Аαβγδ (ε=1). Направление стадии развития обозначим через (ε). Матрица Аαβγδ1 представляется на листах бумаги в виде 2-матриц.
Прежде чем продолжим рассмотрение дальше, дадим некоторое определение, связанные с понятием информационной модели АСУ (АСУП). Информационной моделью авторы работы [2]называют параметрическое представление процесса циркуляции информации, подлежащей автоматизированной обработке в системе управления. Эта модель является основой всех последующих работ по созданию специального математического обеспечения (СМО) для данной системы управления, а также его инструктивно-методического (или организационно-правового) обеспечения.
Основными элементами модели являются: блок переработки информации, информационный массив, точка диалога, параметрическая связь.
БЛОКИ ПЕРЕРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ на уровне информационной модели представляются "черными ящиками", снабженными указаниями цели их функционирования и способами их достижения.
ИНФОРМАЦИОННЫЕ МАССИВЫ представляются связными совокупностями параметров, одновременно перемещаемыми или хранимыми при функционировании информационной модели.
ТОЧКИ ДИАЛОГА являются узлами (вершинами) информационной модели, в которых осуществляются взаимодействия между человеком (ЛПР) и средствами автоматизации при их использовании в процессах управления.
ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ СВЯЗИ указывают направления переноса информации между отдельными элементами информационной модели.
Между элементами модели существуют только информационные взаимодействия. Структура информационной модели описывается графом, вершинами которого являются блоки переработки информации, точки диалога и информационные массивы. Дугами графа являются параметрические связи.
На наш взгляд целесообразно расширить понятие блока переработки информации, включая в него понятия точки диалога. Конкретизируем понятие блока переработки информации как блока переработки информации на ЭВМ (ПЭВМ) и блока переработки информации персоналом (ЛПР). Блоки переработки информации персоналом и являются точками диалога ЛПР.
Возвращаемся к описанию стадии анализа процесса создания АСУП. На основе аналитической матрицы Аαβγδ1 можно разработать проект информационной модели АСУП, однако блоки по переработке информации в ней снабжены только указаниями цели их функционирования. Созданием аналитической координатной матрицы АСУП завершается стадия анализа желаемой системы (подсистемы АСУП, комплекса задач АСУП).
Каждая цель функционирования блока по переработке информации может быть достигнута различными способами. Комбинирование различных способов позволяет определить набор альтернативных желаемых систем управления (подсистем АСУП и т.д.). Критерии выбора системы формируются на основе цели, достижение которой должна обеспечить система, и принуждающих связей, ограничивающих деятельность разработчика АСУ.
После выбора способов достижения целей блоков по переработке информации начинается синтез системы управления. Отправным моментом стадии является составление синтезирующей матрицы Аαβγδ2. На этой стадии в информационной модели АСУ блоки по переработки информации снабжены способами достижения целей функционирования. Далее осуществляется детализация блоков переработки информации. Под детализацией понимается алгоритмическое представление функций этих блоков. При детализации блоков переработки информации персоналом выделяются операции, при помощи которых достигаются цели функционирования блоков.
Функция управления «организация» (по работе [5])заключается в создании задуманной структуры ролей посредством определения видов деятельности, группирования этих видов деятельности, закрепления получившихся групп за определенными управляющими, делегирование полномочий для выполнения соответствующих видов деятельности, а также обеспечения координации полномочий и информационных связей по горизонтали и вертикали в организационной структуре. Таким образом, на основе процедур выполнения (операций), определенных в желаемой системе видов деятельности, формируется организационная структура системы.
Описание информационного обеспечения, программных модулей и организационной структуры системы представляют проектное описание системы. Синтез системы завершается созданием математических моделей блоков переработки информации на ЭВМ и операций блоков переработки информации персоналом информационной модели АСУ, отражением их в синтезирующей матрице Аαβγδ2 .
Стадия проектирования включает этапы кодирования, препарации исходных текстов программ и их компоновку, отладку программных средств. На этих этапах основной упор делается на проведение качественных испытаний. Здесь осуществляются тестирование разработанных программных модулей, системные проверки специального математического обеспечения и проекта в целом, контролируется выполнение организационно-технических мероприятий по подготовке объекта к внедрению.
Внедрение программных средств (АСУП в целом) включает в себя тиражирование программных средств, проведение опытно-промышленной эксплуатации и авторского надзора. К моменту внедрения должна быть подготовлена эксплуатационная и технологическая документации. Документация должна обязательно включать информационную модель системы. В информационной модели отражается факт закрепления блоков переработки информации персоналом за определенными подразделениями организации-заказчика, указываются имена разделов библиотек загрузочных модулей, имена наборов данных (файлов). Информационная модель на этом стадии может быть получена на основе матрицы Аαβγδ3 - проектной матрицы, если она будет дополнена параметрическими связями и указателями подразделений заказчика.
На этапах опытной и промышленной эксплуатации осуществляется подготовка информационных массивов реальной информацией, возникающей в ходе управления конкретной организацией (организации-заказчика), то есть осуществляется заполнение базы данных системы управления. Программные модули специального математического обеспечения оформляются в библиотеки загрузочных (или абсолютных) модулей, организуются библиотеки процедур.
Подразделения и посты в информационной модели заполняются на стадии внедрения соответствующим персоналом. В дальнейшем (при эксплуатации) необходимо добиваться, чтобы эти посты были заполнены всегда. Эту функцию управления называют работа с кадрами.
Матрица Аαβγδ4 характеризуется заполненностью реальной информацией баз данных, загрузочными модулями, конкретными личностями, работающими в организации, для которой создавалась АСУ.
На стадии эксплуатации (или использования программных средств) осуществляется сопровождение программного (математического) обеспечения, информационного и организационно-правового обеспечения.
На рис. 12, 13 и 14 приведены координатные матрицы "стадии развития - цели", "стадии развития-функции" и "стадии развития - структура" соответственно.
В системе управления целевыми программами (равно как и любым производственным предприятием) можно выделить структурные, функциональные и целевые подсистемы следующим образом:
Применительно к выделенным целям артефакта в 3-матрице Аαβγ выделяются матрицы А1βγ, А2βγ , А3βγ и А4βγ соответствующих целевых подсистем.
Дальнейшие соображения имеют целью структурировать, т. е. содержательно определить все ее элементы.
Спроецируем 3-матрицу Аαβγ в двумерные пространства, образованные направлениями α—β, α—γ и β—γ. Проекции примут вид матриц. Приводится их сокращенная запись:
Мы назвали эти матрицы координатными. Идентификация ячеек этих матриц и даёт нам определения столбцов и строк матриц всех подсистем. Поскольку определения подсистем нам известны, идентификация ячеек координатных матриц будет подобна решению кроссвордов и, как показал опыт, не требует чрезмерных логических усилий. Координатная матрица в плоскости β—γ изображена на рис. 3 (она отличается от матрицы рис.8 введенными нами обозначениями сокращенной записи матриц).
Последний шаг структуризации Аαβγ - идентификация элементов столбцов и строк, также выполняемая методом решения кроссвордов в матрицах подсистем. Содержательные перечни элементов в направлениях этих матриц, определяющие в них строки и столбцы, берутся из координатных матриц. Каждый элемент строки (столбца) определяется в матрицах Аβγ, Аαγ и Аαβ; тройной контроль гарантирует высокое качество идентификации.
Теперь надо выбрать способ проецирования структурированных сведений на временную ось и, таким образом, наметить порядок их дальнейшего изложения. Проф. Ю.А.Авдеев для этого в работе [1] исходил из того, что функции и структура артефакта являются производными по отношению к его целям. В совокупности сведений о системах управления целевыми программами (и производственными предприятиями) он выделяет разделы, описывающие целевые подсистемы.
Cистема
управления
А (α)βγ
А (α)1γ ПЛАНИРОВА-НИЕ
А (α)2γ ОРГАНИЗАЦИЯ
А (α)3γ КАДРОВАЯ
А (α)4γ
РАСПОРЯДИ-ТЕЛЬСТВО
А (α)5γ
КОНТРОЛЬ
А (α)β1
ОБЪЕКТ УПРАВЛЕНИЯ
А (α)11
Процесс достижения целей
А (α)21 Процессы формирования структуры
А (α)31
Работа с персоналом
А (α)41
Процессы непредвиденных возмущений
А (α)51
Измерение и регистрация
параметров состояния ОУ
А (α)β2
АППАРАТ УПРАВЛЕНИЯ
А (α)12
Плановые решения
А (α)22 Формирование нормативно-технической документации
А (α)32 Формирование НТД и инструктивно-методическое
обеспечение
А (α)42 Компенсация возмущений
А (α)52 Отображение
текущего состояния объекта управления
А (α)β3
ЛИЦО ПРИНИМАЮ-ЩЕЕ РЕШЕНИЕ
А (α)13
Цели,
приоритеты критерии и ограничения
А (α)23
Выбор направления развития производственного процесса
А (α)33
Кадровая политика (стратегия и тактика)
А (α)43
Текущее распоряди-тельство
А (α)53
Оценка текущего состояния
Рис.3. Координатная матрица β—γ
Г. Кунц и С. О’Доннел в своем труде по вопросам управления производством [5] излагают материал применительно к перечню функций управления. В разнообразии подходов мы усматриваем залог дальнейшего развития объекта нашего исследования. Структурированная матрица А1βγ целевой подсистемы выпуска продукции (целевой подсистемы управления производством) изображена на рис. 10. Структурированная матрица А2βγ целевой подсистемы создания стоимости (целевой подсистемы экономического управления) изображена на рис. 11. В нашем случае под продукцией понимаются результаты выполнения целевых программ.
Мы располагаем теперь необходимыми данными, позволяющими вести дальнейшее изложение в рамках исходного ограничения, а именно - вопросов оперативного планирования в целевых программах. Отбор сведений к дальнейшему изложению предпримем, сообразуясь с классическим определением: «Оперативно-производственное планирование состоит из двух неразрывно связанных между собой частей - календарного планирования и диспетчирования» ([3]).Объектом нашего анализа, а также нормативного и проектного описания, опыта применения будут, таким образом, элементы знания, структурированные в 1-матрицах функциональных подсистем планирования (А11γ), распорядительства (А14γ) и контроля (А15γ) .
Рис. 4. Схема включения ЭВМ в замкнутый контур регулирования
На наш взгляд становится целесообразным ввести ещё одно направление рассмотрения артефакта: потенциал возможностей системы (j). Потенциальные возможности системы, во-первых, зависит от способа включения компьютера в замкнутый контур регулирования (см. рис.4):
· способ А обеспечивает выработку оптимальных плановых решений;
· способ Б позволяет применить компьютер для расчета плановых показателей использования ресурсов (производных показателей) попредварительно принятым решениями реализуется через выполнение функций:
o вычислительную – своевременно и качественно выполнять обработку информации во всех аспектах, интересующих систему управления;
o прогнозную – определяет основные тенденции, закономерности и показатели развития системы управления.
·
в способе В компьютер используется для сбора и обработки больших массивов отчетной информации в целях получения документов, удобных для обозрения, оценки ипоследующего принятия решений.Здесь реализуются функции системы:
o следящая – отслеживает и формирует всю необходимую для управления внешнюю и внутреннюю информацию;
o запоминающая – обеспечивает безостановочное накопление, систематизацию, хранение и обновление всей необходимой информации;
o коммуникационная – обеспечивает передачу необходимой информации в заданные пункты;
o информационная – реализует быстрый доступ, поиск и выдачу необходимой информации;
o регулирующая – осуществляет информационно-управляющие воздействия на объект управления и его звенья при отклонении их параметров функционирования от заданных значений;
o аналитическая – определяет основные показатели технико-экономического уровня производства и хозяйственной деятельности;
o документирующая – обеспечивает формирование всех учетно-отчетных, планово-распорядительских, конструкторско-технологических и других форм документов.
Потенциальными возможностями при включении компьютера способами В и Б характеризуются информационные системы управления [12, с.31].
Во-вторых, потенциальные возможности систем зависят от способности систем управления создавать и использовать базы знаний экспертов, усиливающих умственные способности человека-пользователя.
Потенциал возможностей системы, на наш взгляд, может иметь следующие значения:1 – информационные системы (например, системы управления базами данных, система MS Project для управления проектами); 2 – оптимизационные системы (например, система СПУ АККОРД, средство поиска решений из MS Excel); 3 – экспертные системы (например, средства создания систем поддержки принятия решений, оболочки экспертных систем, системы программирования, автоматизированные обучающие и контролирующие системы); 4 – системы искусственного интеллекта (например, интегрированные гибридные инструментальные среды, языки представления знаний, интеллектуальные автоматизированные обучающие системы).
Следует отметить, что авторы под руководством проф. Авдеева Ю.А. в 1990 году разработали систему АККОРД для персональной ЭВМ на языке программирования Турбо Паскаль, что позволило считать систему АККОРД рабочим местом руководителя проекта (программы). Система содержала автоматизированную обучающую и контролирующую подсистемы.
Имеющийся у авторов опыт разработки прикладных экспертных систем в различных предметных областях знания позволяет предпринять формирование понятийного аппарата внешнего дополнения [8, 9, 10]. В работе [8] раскрываются теория, методология и практика создания прикладных экспертных систем (ЭС) на основе разработанной автором Excel-оболочки экспертной системы.
Материал статьи [10] раскрывает содержание координатной матрицы А21g1‚2: экспертная система (j=3) перспективного (d=1, стратегия) планирования (b=1) строительства большепролетных висячих покрытий (a=2, стоимостной аспект). В седьмой главе будут приведены примеры прикладных экспертных систем оперативного планирования (где направление d (политика) имеет значение 2 (тактика)).
Формирование понятийного аппарата экспертных систем А(a)(b)g(d)e2
А(a)(b)1(d)e2
ОБЪЕКТ УПРАВЛЕНИЯ
А(a)(b)2(d)e2 Управляющий орган А(a)(b)3(d)e2
АППАРАТ УПРАВЛЕНИЯ
ЛПР
А(a)(b)g(d)12
АНАЛИЗ
(теория)
А(a)(b)1(d)12
Модели знаний, концептуальная модель предметной области знания
А(a)(b)2(d)12
Задачи оболочки экспертной системы и прикладной ЭС
А(a)(b)3(d)12
Формирование целей прикладной ЭС, выбор экспертов, категорий пользоват.
А(a)(b)g(d)22
СИНТЕЗ
(методология)
А(a)(b)1(d)22
Базы фактов и правил, описание агрегатов данных на языке оболочки ЭС
А(a)(b)2(d)22
Алгоритмы механизма вывода знаний оболочки ЭС
А(a)(b)3(d)22
Выбор модели знаний, оболочки ЭС, методов получения знаний у экспертов
А(a)(b)g(d)32
ПРОЕКТ
(реализация)
А(a)(b)1(d)32
Внесение в БЗ «факту-альных» знаний, информационное обе-спечение оболочки ЭС
А(a)(b)2(d)32
Программное обеспечение оболочки ЭС, процедурное знание прикладной ЭС
А(a)(b)3(d)32
Инструктивно - методическое обеспечение прикладной ЭС
А(a)(b)g(d)42
ВНЕДРЕНИЕ
(эксплуатация)
А(a)(b)1(d)42
Отладка базы знаний прикладной ЭС экспертами
А(a)(b)2(d)42
Отладка прикладной ЭС инженерами - когнитолагами
А(a)(b)3(d)42
Формирование мето-понятий, согласование с внешними системами
Рис.5.Формирование понятийного аппарата ЭС на основе их оболочек
Ко всем проблемам разработки программных средств нами применяется методологический подход к решению проблем, изложенный в книге [7] с некоторыми дополнениями к нему, приведенными ниже.
Согласно С.Оптнеру проблему можно определить как "ситуацию, в которой есть два состояния: одно называется существующим, а другое предполагаемым. Существующее состояние представляется существующей системой, предполагаемое состояние представляется гипотетической (желательной) или предлагаемой системой" [7,c.158]. Решение проблемы можно определить как деятельность, которая сохраняет или улучшает характеристики существующей системы. Средством для решения проблемы С.Оптнер определяет систему.
Системный подход к решению проблем различного характера прежде всего связан с выделением системы из внешней среды и определением совокупности последовательных, логических шагов рассмотрения проблемы.
И в Ваших последующих работах по прикладному программированию мы рекомендуем использовать следующий подход (последовательность логических шагов решения проблемы):
В процессе решения проблемы можно выделить следующие три стадии: определение проблемы, поиск решения проблемы, реализация решения проблемы. На каждой из стадий протекают соответственно процессы принятия решений.
На стадии определения проблемы осуществляются процедуры принятия решений по выбору цели. На стадии поиска решения проблемы осуществляются процедуры принятия решений по выбору способа достижения цели и выработке плана действия. На последней стадии реализации решения проблемы протекают процессы принятия решений по ликвидации отклонений от плана действия.
Собственно процесс принятия решений включает следующие этапы:
1. Выделение причин, вызывающих процесс принятия решений.
2. Нахождение возможных курсов действия (набора альтернатив).
3. Определение критерия или критериев эффективности.
4. Предвидение результата альтернативного образа действия и сопоставление его с целями системы (анализ решения).
5. Оценка решения.
6. Выбор одного или нескольких равноценных курсов действия из всех представленных.
7. Этап предварительного суждения, попытка достигнуть наилучшего сочетания целей и возможностей системы(согласование).
8. Составление решения. Здесь формируется выбранный вариант действия и оформляется план действия.
9. Этап окончательного суждения (утверждение).
10. Подготовка решения к вводу в действие.
Определение модельного описания процесса принятия решений (10 этапов) и решения проблемы (3 стадии) позволяет определить следующий подход к решению конкретных проблем:
Можно построить некоторую структуру понятий, признаков и их связей, определяющих процессы принятия решений независимо от уровня их протекания, а затем заполнить их конкретным содержанием. Предложенное выше модельное описание процессов решения проблем есть некоторая универсальная архитектура (структура) для любой деятельности. При этом заполнение такой архитектуры конкретным содержанием может быть различным.
Закрепляя вышеизложенное, отметим что, основываясь на модельном описании процесса решения проблем можно создать "универсальную архитектуру", позволяющую решать конкретную проблему. Однако чтобы решить конкретную проблему, необходимо сделать так, чтобы составляющие "универсальной архитектуры" перестали быть только абстрактными сущностями, они должны наполняться конкретным материальным содержанием. Процесс создания универсальной архитектуры и наполнение ее реальным материальным содержанием есть процесс познания существующей и гипотетической системы.
Для всех программных средств можно выделить, как прикладных систем, следующие стадии развития при их разработке:
