Software & Systems

Под большими системами административно-организационного управления (АОУ) понимают системы, социально значимые для общества или экономики государства. В их множество входят системы государственного управления и оказания услуг населению, системы реального сектора экономики, которые, собственно, и формируют рынок товаров и услуг. Это иерархические и территориально распределенные системы. Они состоят из большого количества субъектов (элементов). Каждый субъект такой системы предназначен для решения своего круга задач, как правило, в определенной для него территориальной зоне ответственности. Таким образом, к большим системам АОУ следует относить системы, которые являются множеством переменного во времени состава разнородных субъектов различного уровня иерархии, распределенных на территории больших пространств и объединенных административными и/или экономическими связями в единое целое. Каждый субъект либо самостоятельно, либо во взаимодействии с другими субъектами решает определенную для него часть известной совокупности задач данной системы.

Под развитием больших систем АОУ понимается сбалансированный с ресурсными возможностями постоянно функционирующий процесс изменения построения данной системы и ее деловых процессов, а также совершенствование технологий выполнения работ на тех или иных участках с целью выпуска требуемого объема продуктов (изделий, товаров, услуг), повышения их качества и роста экономической эффективности производства. Под программой развития понимается перечень мероприятий, подлежащих реализации в системе в рассматриваемый период времени, а также совокупность временных графиков финансирования и проведения соответствующих работ.

Формирование программ развития больших систем АОУ может быть представлено определенной моделью.

Будем считать известными следующие данные.

1. Бюджет финансирования работ по развитию данной системы АОУ:

,                                       (1)

здесь  – сумма средств, выделяемая в рассматриваемый финансовый год ;  – установленная длительность периода проведения модернизации системы.

2. Состав и содержание возможных работ по развитию системы для каждого из рассматриваемых направлений:

,                     (2)

здесь  – множество возможных направлений работ по совершенствованию системы АОУ;  – заявляемое множество целесообразных работ в рамках рассматриваемого направления i;  – семантическое описание работы номер j по направлению номер i.

3. Множество прогностических оценок средств, необходимых для проведения тех или иных работ по совершенствованию систем АОУ в полном объеме, и динамика их выделения:

.    (3)

Здесь предполагается, что все рассматриваемые работы финансируются с момента начала выполнения программы совершенствования системы, но необязательно реализуются в течение всего периода ее модернизации (работа может быть завершена в более короткие сроки). В этом случае на временном интервале, оставшемся до момента завершения программы совершенствования системы в целом, рассматриваемое мероприятие имеет нулевое финансирование. Также финансирование мероприятия, включенного в программу модернизации системы, может начинаться в любой момент  рассматриваемого временного интервала модернизации, однако не позднее того момента, в который начавшиеся работы по реализации мероприятия заканчиваются за рамками периода модернизации системы.

4. Множество прогностических оценок экономической доходности мероприятий по совершенствованию системы АОУ (выраженный в деньгах экономический эффект в момент от реализации в системе рассматриваемых мероприятий по ее совершенствованию) при условии, что работы финансируются и выполняются с момента начала реализации рассматриваемой программы:

, ,                                                                            (4)

здесь  – период, в который оценивается экономический эффект от реализации совокупности мероприятий по совершенствованию системы АОУ.

Динамика доходности определяет переходный процесс ввода в действие в составе рассматриваемой системы мероприятий по ее совершенствованию.

5. Множество прогностических оценок объемов трудовых ресурсов, необходимых для выполнения тех или иных работ по развитию системы АОУ в рассматриваемый момент при условии, что работы финансируются и выполняются с момента начала реализации рассматриваемой программы:

.     (5)

6. Ставка дисконтирования «будущих» доходностей d, а, следовательно, и интегральная оценка в момент принятия решений  общей доходности рассматриваемого мероприятия   при условии, что работы начали финансироваться и выполняться с момента , определяемого в результате решения задачи оптимизации инвестиций в систему:

.    (6)

По исходным данным (пп. 1–6) необходимо определить такую программу финансирования всех заявляемых работ (множество  функций времени), которая обеспечивает максимальную доходность от совокупности реализуемых мероприятий (определить перечень работ, которые нужно финансировать, а также моменты начала их финансирования):

  (7)

при выполнении следующих ограничений:

·     если мероприятие реализуется, то объем его финансирования соответствует полным потребностям на его реализацию:

       ,     (8)

здесь  – время начала выполнения рассматриваемого мероприятия по совершенствованию системы;

·     суммарные затраты на все мероприятия соответствуют программе финансирования работ по развитию системы АОУ:

;                    (9)

·     объем трудовых ресурсов, необходимый для выполнения определенной совокупности мероприятий, удовлетворяет ограничениям на возможный объем их привлечения:

,                     (10)

здесь  – объем трудовых ресурсов, который должен быть привлечен для выполнения работы номер j по направлению номер i;  – тот объем ресурсов, который потенциально может быть привлечен с учетом рассматриваемого состава работ, отбираемых для выполнения программы совершенствования системы.

Формирование управленческих решений по развитиию систем АОУ предполагает наличие двух компонентов: исходных данных, необходимых для решения стоящих задач, и инструментов для формирования и оценки возможных альтернатив достижения желаемых результатов. В первом случае речь идет о наличии информации, достоверной и достаточной для оценки текущего состояния объектов управления и внешней среды. В качестве инструментов управления выступают математические инструменты, позволяющие:

-     формировать допустимое множество альтернатив решения стоящих задач (альтернатив, которые удовлетворяют имеющим место ограничениям);

-     получать прогностическую количественную оценку результатов при реализации той или иной альтернативы из числа рассматриваемых;

-     проводить сопоставительный анализ данных ожидаемых результатов по алгоритмам, выражающим приоритеты ЛПР.

Поддержка представленных средств информационного и математического обеспечения в актуальном состоянии – самостоятельная сложная технологическая задача. Она заключается в обеспечении рассматриваемых центров формирования решений объемом информации, достаточным для:

·     оценки текущей обстановки, в условиях которой должны решаться стоящие задачи (оценки внешней среды);

·     достоверной оценки текущего состояния управляемых объектов, которых, во-первых, достаточно много и, во-вторых, они сложны по своей сути, а следовательно, их состояние описывается векторами большой размерности;

·     построения и идентификации использующихся математических инструментов формирования управлений;

·     оценки результатов исполнения полученных управлений.

Известные методология и инструментальные средства решения задачи формирования информационных ресурсов для управления процессами развития больших систем АОУ не имеют желаемой формализации. В результате нет и строгого подхода, на основе которого можно было бы получать ответы на простейшие вопросы о соответствии информационных и инструментальных средств, а также технологий подготовки управлений желаемому уровню совершенства.

Требуемую методологию можно сформулировать, как в технических системах управления динамическими объектами. Инженерный синтез таких систем опирается на понятия управляемости, наблюдаемости и идентифицируемости, которые сформулированы и определены на содержательном уровне известным математиком Р. Калманом. В совокупности эти фундаментальные понятия определяют условия, при выполнении которых:

·     имеется возможность переводить систему в требуемое состояние за конечное время с помощью управляющих воздействий (управляемость системы);

·     представляется возможным по наблюдаемым (измеряемым) управлениям и выходам системы определить ее состояние в заданный момент (наблюдаемость системы);

·     представляется возможным по наблюдаемым управлениям, состояниям и выходам системы определить ее параметры (идентифицируемость системы).

Строгое определение сути этих понятий проиллюстрируем на примере простейшей динамической системы, процессы в которой описываются следующей совокупностью дифференциальных и линейных уравнений с постоянными параметрами:

                                                         (11)

где  – векторы состояний системы, управлений и выходных процессов размерности  соответственно;  – матрицы параметров системы размерностей n´n, n´r, m´n, m´r соответственно.

Здесь первое уравнение воспроизводит динамику системы, второе принято определять как уравнение наблюдения.

Несмотря на академичность настоящей модели, ее компоненты имеют аналоги, которые реализованы в составе многих больших территориально распределенных систем административно-организационного управления. Так, аналогом уравнения наблюдения в таких системах являются подсистемы формирования и сбора отчетности о результатах осуществляемой деятельности и исполнении управляющих указаний. Состав и структура собираемых отчетных форм в содержательном смысле эквивалентны размерностям матриц  модели (1), а параметры этих матриц эквивалентны методическим указаниям по их заполнению.

В терминах представленной модели понятия управляемости, наблюдаемости и идентифицируемости выражаются следующим образом.

1. Система (1) называется вполне управляемой, если для любых промежутков времени  и ,  и любых заданных состояний  и  существует управление , переводящее рассматриваемую систему из начального состояния  в конечное .

2. Для формирования управлений нужна информация о текущем состоянии системы, то есть данные о значениях ее переменных состояния  в каждый момент. В рассматриваемом примере измеряемыми (наблюдаемыми) величинами являются вектор входных воздействий  и выходные переменные . Следовательно, для осуществления управления необходимо, чтобы вектор состояний  можно было однозначно определять по данным измеряемых величин  и .

Итак, состояние  называется наблюдаемым, если в момент  можно однозначно определить  по данным измерений  и  на конечном интервале времени . Система (1) называется полностью наблюдаемой, если все ее состояния наблюдаемы в любые моменты.

3. Помимо информации о текущем состоянии системы, для осуществления управлений необходимо знать ее динамические характеристики, носителями которых являются параметры матриц уравнений (1). Система (1) называется идентифицируемой, если по измерениям ее состояний , управлений  и выходов  можно определить все параметры матриц

Понятия управляемости, наблюдаемости и идентифицируемости являются актуальными не только для технических систем. Очевидна их важность и для систем административно-организационного управления, систем, ориентированных на выработку управляющих воздействий большими коллективами управленцев, где исполнительский уровень реализуется также с привлечением большого количества специалистов-предметников. При проектировании или модернизации таких систем нужно исходить из того, что в результате должна быть построена система, которая является управляемой, наблюдаемой и идентифицируемой, но в несколько ином понимании этих категорий.

Как и в технических системах, для формирования управлений в системах АОУ нужно знать текущее состояние и динамические характеристики управляемых объектов. Следовательно, система должна быть построена таким образом, чтобы органы управления имели возможность получать данные, необходимые для формирования управляющих воздействий.

Управляющие воздействия, сформированные органом управления, должны быть исполнимы, то есть система должна быть способна их реализовать в полном объеме, в заданные сроки, используя только выделенные для этого финансовые и материальные ресурсы.

Исходя из этого предлагается направления совершенствования информационно-технологических средств систем АОУ выявлять на основании анализа соответствия рассматриваемой системы требованиям управляемости, наблюдаемости и идентифицируемости.

Аналоги представленных свойств технических систем в системах АОУ можно определить следующим образом.

Под управляемостью системы АОУ предлагается понимать такой уровень ее совершенства, при котором орган (органы) управления в состоянии формулировать исполнимые задания, а исполнительные структуры системы не только в состоянии их исполнить, но и делают все возможное для выполнения выданных им заданий. Заметим, в настоящей формулировке за скобки выведены проблемы противодействия управлениям, возникающие в административно-организационных системах. Таким образом, для систем этого типа понятие управляемости означает такой уровень информированности органа управления о ресурсах и возможностях исполнительных звеньев системы и такой уровень технологий отработки управляющих воздействий, при которых подготовленные им задания выполняются с минимальными отклонениями от плановых установок, а именно: задачи, поставленные органом управления, выполняются с допустимой погрешностью и при этом расход ресурсов на выполнение работ отклоняется от плановых объемов в пределах допустимой погрешности. В слабо управляемых системах задания органа управления никогда не реализуются в рамках плановых показателей. В подавляющем числе случаев либо запланированные результаты не достигаются, либо для их достижения требуется больше разного рода ресурсов.

Способность органа управления формировать свои решения на основе всей доступной ему информации в определении понятия управляемости отражает специфику систем АОУ. В технических системах, как известно, оно во внимание не принимается.

Вопрос о наблюдаемости для систем АОУ, где важную роль играют люди с личными интересами, также сводится к оценке достаточности у органа управления информации для правильной оценки текущего состояния управляемых процессов (деловых процессов). Проблема здесь заключается в том, что данные источников информации, которыми располагает орган управления, как правило, имеют большую шумовую составляющую. Доклады должностных лиц, представляющих эти данные, по разным соображениям не всегда объективны. Таким образом, вопрос о наблюдаемости в административно-организационных системах можно формулировать как достаточность у органа управления данных для того, чтобы погрешности оценки состояния управляемых процессов можно было довести до такого минимального уровня, который необходим, чтобы система была управляемой в означенном выше смысле.

Аналогично можно определить понятие идентифицируемости систем АОУ.

Под идентифицируемостью систем АОУ следует понимать такое их построение, при котором орган управления располагает достаточным объемом информации для определения либо параметров моделей всех ее деловых процессов, либо совокупности их нормативных показателей, необходимых для формирования реализуемых управлений. Обратим внимание на то, что в рамках представленного определения идентифицируемости систем АОУ уже учитывается, что определяемые инструменты управления (модели или нормативы) должны представлять управляемые процессы с точностью, достаточной для того, чтобы рассматриваемая система была управляемой.

Система АОУ считается идентифицируемой, если она построена таким образом, что орган управления располагает достаточным объемом информации для определения и поддержания своих математических инструментов формирования управлений в состоянии, адекватном текущим реалиям, имеющим место в управляемой системе.

Принципиальной особенностью систем АОУ является их постоянное саморазвитие. Этот процесс инициируется множеством факторов, в том числе следующих:

·     общее развитие и удешевление технологий;

·     естественное накопление в системах АОУ разного рода ресурсов, которые не могут не использоваться в интересах развития;

·     общая задача повышения экономической эффективности управления как средства обеспечения присутствия на рынке товаров и услуг;

·     изменение целевых установок и предметов ведения;

·     целенаправленная борьба руководителей организаций за свое существование в рамках системы и «выживаемость» организации.

Развитие систем АОУ должно быть гармоничным и комплексным. Изменение задач систем и состава деловых процессов и их границ должно осуществляться согласованно и одновременно с развитием возможностей по управлению соответствующими процессами.

Представленные принципы построения информационных систем для управления процессами развития систем АОУ могут быть обобщены следующим образом.

Разработка информационных систем для систем управления процессами развития должна осуществляться на основе принципа информационной достаточности. Это означает, что должна быть определена модель формирования и оценки предложений по развитию данной системы по рассматриваемым направлениям (в том числе инструменты определения характеристик уравнений (3–5)), а также должны быть определены информационные ресурсы, необходимые для реализации принятой технологии формирования программ развития. Если предложенные в работе методы формализованной оценки качественных характеристик управлений выявляют в принятой схеме подготовки предложений технологии, которые не соответствуют желаемым требованиям, модель формирования соответствующих предложений пересматривается, а затем модифицируется и информационная система, чтобы в полной мере обеспечивать функционирование новой технологии.

Список литературы

1. Спиди К., Браун Р., Гудвин Дж. Теория управления. – М.: Мир, 1973.

2. Проблемы программно-целевого планирования и управления. / Под ред. Г.С. Поспелова. – М.: Наука, 1981.

3. Деруссо П., Рой Р., Клоуз Ч. Пространство состояний в теории управления. – М.: Наука, 1970.