Методи вивчення і аналізу існуючих систем управління
Створення АСУ починають з вивчення укрупнених характеристик системи, що підлягає автоматизації. Остання розглядається як певна цілісність, що володіє певними властивостями. Виділення частин системи проводиться укрупнено лише настільки, щоб було зрозуміло, яким чином і якими засобами вона виконує свої функції. Деталізація засобів і способів реалізації системою своїх функцій проводиться лише в тій мірі, в якій це необхідно для розуміння роботи системи в цілому. Відомості про систему зазвичай отримують з літературних джерел та інших друкованих матеріалів, безпосереднім наглядом за процесом функціонування системи, в результаті бесід і опитувань співробітників. При цьому слід пам'ятати про необхідність перехресної перевірки, зіставлення відомостей, отриманих з різних джерел. Виявляються розбіжності є свідченням необхідності більш ретельного вивчення даного фрагмента; неприпустимо вважати одне з джерел, хоча б власні спостереження, більш достовірним і нехтувати іншими.
Відповідно до методології системного аналізу вивчення починають з виявлення глобальної чи загальної мети досліджуваної системи.
Загальна мета системи визначається її призначенням. Для промислового підприємства це виробництво продукції певної номенклатури, для транспортної організації - переміщення вантажів заданого характеру, для вищого або середнього спеціального навчального закладу - випуск фахівців встановленого профілю й т.п. Призначення визначає основну функцію системи. Можливо наявність у системи декількох функцій, причому деякі з них за значенням близькі до основної. Наприклад, транспортна організація поряд з перевезенням вантажів може перевозити людей, як для власних потреб, так і для інших організацій. При вивченні системи слід виявити всі виконувані нею функції, розташувати їх за пріоритетністю встановити взаємозв'язки між ними.
Наступним кроком є вивчення структури системи. Для підприємства або організації це найлегше зробити з використанням штатного розкладу, де вказані всі працюють з розбивкою по підрозділах.
Для формалізованого представлення результатів вивчення системи найбільш зручні системні специфікації, що представляють собою набір документів певної форми. Перші два документи системних специфікацій містять загальний опис організації і її структури. Наступний документ - таблиця функцій організації - представляє собою прямокутну матрицю, по рядках якій перераховані виконуються організацією функції, а по стовпцях - її підрозділи і безпосередньо підпорядковані організації. На перетині рядків і стовпців матриці відзначають, чи бере участь даний підрозділ в реалізації розглянутої функції чи ні. Це можна вказувати будь-яким знаком - "хрестиком", "галочкою" - або приводити додаткові пояснюють відомості - частку, характер участі, кількість або процент залучаються співробітників і т.п.
Наступним кроком є вивчення самого процесу функціонування підприємства або організації, технології його діяльності. Для систем матеріального виробництва найбільш ефективним шляхом є вивчення руху матеріальних потоків методом одиничної нитки; для невиробничих систем тим же методом виявляють послідовність операцій по обробці вхідних заявок, документів, запитів користувачів і т.п. Найбільш зручною формою представлення результатів цього етапу вивчення системи є структурно-інформаційно-тимчасова схема (СІВС), що входить у системні специфікації.
СІВС представляє собою прямокутну сітку, розбиту на три горизонтальні зони. Основною частиною СІВС є середня зона, в якій по горизонтальних рядках перераховані всі структурні підрозділи досліджуваної організації. За рядками верхньої зони перераховані вищестоящі організації, з якими досліджувана система пов'язана при виконанні своїх функцій, а по рядках нижньої зони - підлеглі організації, а також постачальники вихідних матеріалів і споживачі продукції. У лівій частині схеми виділено стовпець для запису найменувань всіх вищевказаних організацій і підрозділів. У частині схеми, використовуючи умовні позначення за ГОСТ 19.002-80 та ГОСТ 19.003-80, складають схему матеріальних потоків. Зліва направо показано рух у часі або по ходу технологічного процесу. Строгий масштаб часу не обов'язковий, просто операція, зображена на схемі лівіше, відбувається раніше, ніж вміщена правіше.
Схему малюють спочатку дуже укрупнено і для однієї одиничної нитки "вхід - вихід", в міру необхідності її деталізують і накладають на неї інші матеріальні потоки. Надалі в СІВС відображають аналогічним чином потоки руху інформації. Зіставлення інформаційних потоків з матеріальними дозволяє проаналізувати їх синхронність і синфазность, виявити зайві процедури, пов'язані зі збором, рухом і переробкою інформації.
Представляючи собою просте і наочне відображення робочого процесу, СІВС дозволяє всім учасникам розробки досить легко ознайомитися з діяльністю підприємства.
Отримавши загальне уявлення про діяльність підприємства, рух матеріальних та інформаційних потоків, переходять до виявлення і формалізації мети і критеріїв ефективності управління. Слід встановити, чи задовольняє споживачів продукція підприємства за такими параметрами, як кількість випущених виробів за всіма номенклатурними позиціями; їх якість в порівнянні з кращими відомими зразками; строки поставки за тривалістю, ритмічності; число зривів; вартість виробів у зіставленні з аналогами; оновлення номенклатури і вдосконалення виробів і т.п. Треба визначити, чи є задовільними досягнуті значення показників, що характеризують роботу самого підприємства - прибутку, рентабельності, фондовіддачі, виконання договірних зобов'язань, собівартості продукції, матеріалі, трудо - і енергоємності виробів, їх технологічності, ритмічності виробництва та ін
У результаті вивчення підприємства в цілому формулюють цілі, критерії ефективності функціонування і розвитку підприємства, що існують обмеження.
Швидкі темпи розвитку народного господарства призвели до того, що з виробництва ряду найважливіших видів продукції наша країна вийшла на перше місце в світі. У зв'язку з цим зростає кількість найменувань продукції, за якими попит задовольняється повністю. Планування і управління виробництвом за наявності та відсутності дефіциту істотно різняться за характером і змістом застосовуваних методів.
В умовах значного перевищення попиту над пропозицією основною метою підприємства є максимізація випуску продукції, а критерієм ефективності - досягнутий приріст у порівнянні з деякими моментами часу, прийнятим за точку відліку - той же період минулого року, попередня п'ятирічка і т.д. При багатономенклатурному виробництві, якщо перевищення попиту існує практично з будь-якої позиції номенклатури, не так істотно, за якими позиціями отримано більший приріст, а за якими менший. Використовується інтегральний показник - загальний приріст виробництва в так званому "валовому" вираженні, в ціннісному численні. Максимізація цього показника здійснюється в умовах обмежень, якими в основному є виробничі потужності, трудові та матеріальні ресурси, а також економічні фактори - собівартість продукції і рентабельність виробництва. Недоліки оцінки ефективності виробництва по "валу" добре відомі, проте цей показник виявляється дуже живучим.
В даний час в якості одного з найважливіших показників, що характеризують ефективність роботи підприємства, встановлено виконання договірних зобов'язань. При цьому метою є повне виконання договірних зобов'язань, а критерієм ефективності - відсоток позицій і обсягів поставок, за якими не виконані договірні зобов'язання.
Так як договори на постачання укладаються з споживачами по детальної, так званої специфіковану номенклатурі, виконання повністю всіх договірних зобов'язань означає, що по всіх номенклатурними позиціями споживачі отримали передбачені кількості продукції. Однак з цього зовсім не випливає, що попит на дану продукцію повністю задоволений, тому що самі договори укладаються підприємством-виробником з урахуванням наявних обмежень, що не гарантує відсутності залишився незадоволеним попиту. Система договорів як би переводить попит з випадкового і перевищує можливості виробництва в детермінований і погоджений з цими можливостями. Це дозволяє більш чітко і впевнено планувати і оперативно управляти ходом виробництва як постачальників, так і споживачів їх продукції, але не дає формальних підстав прагнути до задоволення залишився за рамками договорів незадоволеного попиту. Разом з тим, якщо в ході виробництва з'являється можливість перевиконати план, питання про те, на які позиції номенклатури направити додаткові ресурси, має вирішуватися спеціальною процедурою, поза рамками договірних відносин.
В умовах збалансованого попиту і виробництва різко зростає значення прогностичних і взагалі імовірнісних методів. Основною метою для промислових підприємств залишається розвиток виробництва, проте воно вже виражається не стільки в кількості продукції, що випускається, скільки в безперервному підвищенні її споживчих властивостей, оновленні номенклатури, поліпшенні якості та інші заходи, спрямовані на задоволення безперервно зростаючих потреб. Якщо в умовах дефіциту для нормального ходу і розвитку виробництва найважливіше значення має постачальницька функція, то при достатньому для задоволення попиту рівні виробництва різко зростає роль і значення функції організації збуту продукції.
При визначенні можливостей зростання виробництва в кількісному і якісному відношенні виявляють чинники, що сприяють і перешкоджають досягненню поставленої мети. Зазвичай ці фактори тісно пов'язані між собою. Наприклад, якщо підвищення випуску продукції перешкоджає обмежена продуктивність ділянки гальванічних покриттів, то підвищення продуктивності цієї ділянки сприяє досягненню більш високого рівня випуску продукції. Таким чином, виявлення вищезазначених факторів по суті зводиться до визначення "вузьких місць" виробництва, що в першому наближенні визначається порівнянням пропускної спроможності всіх ділянок в розрахунку на обсяг випуску готових виробів.
Визначення цілей і критеріїв ефективності для підприємства сильно ускладнюється тим, що такі складні системи є, як правило, багатоцільовими і багато критеріїв. У сучасних умовах найбільш плідним, якщо не єдино можливим, є метод експертних оцінок, що дозволяє визначити набір цілей та їх пріоритети, а також безліч критеріїв і вагових оцінок для них.
Труднощі формалізованого визначення цілей і критеріїв не повинні розчаровувати розробників. Відсутність адекватного математичного, лінгвістичного, алгоритмічного апарату не дозволяє побудувати аналітичну модель підприємства в цілому і використовувати її для управління. Тому управління підприємством звичайно спирається на результати вирішення багатьох комплексів завдань, набагато більш чітких і формалізованих. При їх постановці слід добре уявляти собі хоча б на змістовному рівні загальні цілі та критерії підприємства, щоб усі приватні цілі були спрямовані на досягнення спільної, а критерії були суперечити одна одній.
Аналіз інформаційних потоків. Для опису потоків інформації на макрорівні та вдосконалення існуючих потоків інформації використовують графічні та матричні методи, а також системні специфікації.
Основними елементами інформаційного потоку є деякі обсяги інформації на носіях та процедури перетворення інформації. Маючи в своєму розпорядженні ці елементи у вигляді вершин графа, дуги якого відповідають передачі інформації від одного елемента до іншого, отримують графічну модель у вигляді орієнтованого графа. Найбільш зручно представляти модель у вигляді СІВС, що дозволяє простежити рух інформації не тільки за логіко-функціональним зв'язкам, але і з організаційних. Застосовувані при цьому умовні позначення дозволяють безпосередньо на схемі вводити пояснення і кількісні характеристики - шифр і найменування документа, частоту його формування, обсяг міститься в документі і переробляється в алфавітно-цифрових знаках. Логічний аналіз схеми дозволяє простежити рух інформації від входу до виходу, визначити моменти і місця утворення і використання документів, процедури перетворення інформації, час обробки, наявність дублювання при введенні вихідних даних та їх обробці, кількість однотипних операцій, зайві переміщення даних між підрозділами. При більш глибокому аналізі СІВС допомагає виявити ступінь використання даних, дійсну необхідність передачі їх у той або інший підрозділ. При дослідженні інформаційних потоків на основі мережної моделі і стандартного апарату її аналізу та оптимізації використовується інша інтерпретація. Під подією розуміють певний документ або машинний носій, а під роботою - процедури перетворення інформації: складання документів, об'єднання чи розчленування документів, інші види їх перетворення та використання. За відомим алгоритмам знаходять критичний шлях, початкові і кінцеві можливі і допустимі строки виконання робіт, резерви часу для робіт і подій. Оптимізація процесу переробки інформації полягає як у перерозподілі ресурсів, що використовуються для її перетворення, так і в зміні змісту робіт.
Іншим різновидом методів, заснованих на використанні теорії графів, є графоаналітичний метод, що полягає в побудові інформаційного графа і аналізі його матриці суміжності. В якості компонентів потоку інформації розглядаються вихідна, проміжна і вихідна інформація у вигляді відповідних наборів даних. Між компонентами інформаційного потоку встановлюється відношення порядку: нульовий порядок мають набори даних вихідної інформації, а найвищий - вихідні результати. Впорядковані таким чином компоненти представляють у вигляді графа, вершини х i якого відображають компоненти інформаційного потоку, а дуги напрямок. Вершини з'єднують дугами в тому випадку, якщо існує інформаційний зв'язок між компонентами, представленими відповідними вершинами, причому без проміжних результатів. Їх наявність вимагає введення додаткової вершини між двома розглянутими. Дуги спрямовані від вершини нижчого порядку до вершини більш високого порядку. Побудований граф називають інформаційним. Граф може бути більш компактно представлений матрицею суміжності, яка будується наступним чином. Режим (i, j) матриці, що знаходиться на перетині i-го рядка і j-го стовпця, дорівнює одиниці, якщо вершини x i і x j з'єднані дугою, і дорівнює нулю в іншому випадку. Матрицю суміжності зводять у другу, третю і тд. ступінь, поки не отримають матрицю, рівну нулю по всіх елементах. Загальна кількість отриманих при цьому матриць одно порядку інформаційного графа.
Матрична модель описаного типу дозволяє визначити: порядок схеми потоку інформації, порядок кожної компоненти потоку, а число компонентів, що безпосередньо беруть участь у формуванні кожного результату; число результатів, у формуванні яких безпосередньо бере участь кожна компонента; число шляхів фіксованої довжини, що зв'язують будь-які дві компоненти потоку, а число можливих шляхів між будь-якими двома компонентами потоку; всі результати, для формування яких використовується кожна компонента; всі компоненти, необхідні для формування кожного результату.
Інформаційні потоки можуть бути також представлені комплексом графів, на кожному з яких відображається перетворення інформації при розрахунку окремого показника. Ребра графа орієнтовані у вигляді дерева від вихідних показників до результуючим, які в свою чергу є вихідними для наступного рівня укрупнення. Така модель зручна, наприклад, для відображення процесу формування зведень про різні аспекти роботи цехів, підприємств, об'єднань; при формуванні плану тощо Якщо вихідні показники використовуються для формування декількох результуючих, можливо зрощення дерев - наявність у графів загальних вершин і пересічних дуг.
Для відображення процесів перетворення інформації разом з графовими використовують матричні інформаційні моделі, які відображають у взаємопов'язаному вигляді процедури створення документів, що містять економічні показники та інші реквізити. Існує кілька типів матричних інформаційних моделей, вибір серед яких визначається в основному змістом завдань аналізу. Так, наприклад, для укрупненого аналізу зв'язків між підрозділами зручні моделі типу "документ на документ", а для вивчення процесу створення документа і подальшого його використання переважно моделі типу "показник на показник", хоча вони і є більш громіздкими.
Найбільш повне формалізоване опис як вивчається, так і проектованої системи може бути представлено системними специфікаціями. Вони являють собою комплект документів, призначення якого - представити в компактній і зручній для використання формі відомості про рух інформації в системі, починаючи з змісту та форми представлення вхідних даних, опису процедур їх обробки і контролю, інформаційних масивів і закінчуючи формами представлення вихідних даних. Системні специфікації складаються з трьох груп бланків, призначених відповідно для представлення спільних відомостей про системі, що розробляється, вивчення та аналізу інформаційних потоків і алгоритмів переробки даних, опису результатів проектування.
Значні витрати часу і праці на заповнення бланків системних специфікацій вимагають різного їх застосування. Їх використання тим ефективніше, чим складніше розробляється система. Добре підготовлені специфікації спрощують передачу результатів роботи одних фахівців іншим, підвищують якість проектування за рахунок зниження ймовірності пропусків і неточностей в процесі роботи і формалізації введення виправлень і доповнень, впорядковують планування робіт і контроль за їх якістю та термінами виконання. Описані нижче бланки наведено для прикладу і можуть видозмінюватися стосовно до конкретних систем.
У системних специфікаціях для документів, масивів і процедур обробки інформації доцільно використовувати по два види бланків - укрупнені і детальні описи. Деталізація потрібна в тих випадках, коли відповідні документи або масиви будуть використовуватися в створюваній системі.
Усі бланки мають ідентифікатор, поміщений в нижній правій частині бланка. Він містить шифр бланка та його порядковий номер. Нумерація бланків наскрізна, за всіма видами бланків. Для кожного типу бланків заздалегідь виділяють групу номерів виходячи з розмірності задачі. Якщо зміст бланка не вміщається на одній сторінці, використовують кілька сторінок з порядковою нумерацією в кожному випадку. Номер сторінки вказується через тире після номера бланка, після чого в дужках записується загальна кількість сторінок цього бланка. Поряд з номером бланка в ідентифікаторі поміщають найменування і шифри проекту та етапу, до якого відноситься даний бланк. У нижній лівій частині бланка вказується, хто його заповнив і перевірив.
У табл.1 наведений бланк АТ-1, який використовується для загальної характеристики документа. У графі "Пріоритет" вказується, після яких або перед якими документами з'являється описуваний, які документи скасовує або замінює. У графі "Метод підготовки (використання)" вказують, чи готується документ шляхом розрахунку показників, збором відомостей від джерел інформації тощо, а його використання - для прийняття керуючих рішень, підготовки інших документів та ін У графі "Послідовність" вказується порядок проходження відомостей у даному документі. Усі кількісні характеристики, перелік яких може бути при необхідності змінений або доповнений, вказуються при малих розкиду значень тільки в графі "середнє", а при великим розкидом заповнюються всі три графи "хв", "макс" і "середнє". У графі "Частота" наводиться періодичність видачі або отримання документа - щодня, раз на місяць і т.п. Ступінь використання містяться в документі даних наводиться у відсотках від загальної кількості їх в даному документі, У графі "Дублювання" наводяться найменування або шифри документів та інформаційних масивів, в яких є відомості, що повторюють містяться в даному документі. Якщо зразок документа додається, бажано, щоб він був заповнений звичайним чином. Мета використання вказується коротко по суті: підготовка звіту, розрахунок заявки і т.п. У наступних графах від "Обробки" до "Посилання на" проставляється "хрестик" або "галочка", якщо посадова особа виконує відповідну операцію з усім документом або деякими даними з нього.
Таблиця 1
Другий бланк аналізу документів АТ-2 (табл. 2) призначений для детального опису документа. Як зазначалося, його заповнення доцільно для тих документів, ймовірність збереження в системі яких досить велика. Найменування підрозділу та документа повинні збігатися з вказаними на бланку АТ-1. Під спеціальними вимогами розуміється колір паперу, особливий формат, неприпустимість помарок і виправлень і т.п. Рівень і шаблон елемента документа визначають аналогічно прийнятому в КОБОЛ опису даних. Вищий рівень 01 присвоюється тим елементів документа, які не є складовою частиною будь-якого іншого елемента, наприклад шапка документа і його текстова частина. Рівень 02 мають елементи, які безпосередньо входять складовою частиною в елемент рівня 01, рівень 03 - входять у рівень 02, і т.д.
Таблиця 2
Наприклад, опис відомостей про працівника має наступний вигляд:
01 відомості про співробітника
02 особисті дані
03 прізвище
03 ім'я
03 по батькові
02 відомості про народження
03 місце народження
04 місто, селище, село
04 область, район
03 дата народження
04 число
04 місяць
2004
Шаблон складається з умовних знаків: X - будь-який символ; А - буква; 9 - цифра; П - пробіл. Кількість символів вказується повторенням умовних знаків або записом в дужках, наприклад, чотиризначне позначення року має шаблон 9999, або 9 (4). Якщо кількість символів змінно, шаблон наводиться для максимально можливого їх числа; наприклад, дата типу "1 травня 1987" має шаблон 9 (2) А (8) 9 (4). У графі "Частота" вказується середня частота заповнення даного елемента в документах у частках одиниці або відсотках. У графах "Використання" і "Дублювання" вказують шифри документів або інформаційних масивів, в яких використовується або повторюється інформація, що міститься в даному елементі документа.
Для опису та аналізу інформаційних масивів також використовують два види бланків - для укрупненого опису бланк АМ-1 і для детального - АМ-2 (табл. 3 і 4). У графах "Послідовність записів" і "Послідовність елементів" вказується індекс, за яким розташовуються послідовні записи в масиві або елементи в записі. Графа "Має відношення до" повинна містити перелік шифрів бланків, в яких описані дані і процедури їх обробки, потрібні як для формування, так і для використання описуваного масиву. Заповнення інших граф аналогічно описаному вище.
Таблиця 3
Для запису відомостей про алгоритми розв'язуваних завдань обробки даних укрупнено використовують бланк АП-1 (табл.5) і детально - бланк АП-2 (не наводиться). На бланку АП-1 вказується, що є вихідною інформацією для виконання завдання чи процедури обробки даних, використовані при виконанні процедури масиви; одержувана вихідна інформація. У центральній частині наводиться схема алгоритму або СІВС розв'язання задачі, якщо вона не проводилася раніше у вигляді самостійного бланка. Відповідно до цієї схеми складається бланк АТ-2, на якому детально описуються окремі операції типу: введення, сортування, вибірка, порівняння, обчислення, контроль, передача, висновок. Для кожної операції вказується її смисловий зміст, наприклад сортування за видами продукції, обчислення середнього значення тощо; наводяться відомості про частоту виконання операції, її тривалості, трудовитратах і ін
Таблиця 5