Software & Systems

Современные тенденции в области автоматизации деятельности персонала научно-производ­ственных предприятий (НПП) и интеллектуальной поддержки принятия решений предусматривают построение единого информационного пространства предприятия как распределенной гетерогенной интегрированной информационной среды (ИИС), автоматизирующей процессы обмена информацией между ЛПР в режиме реального времени [1]. При решении теоретических проблем построения такой среды часто используют принцип аналогии с живыми системами [2], позволяющий рассматривать сообщество пользователей различных автоматизированных систем – компонентов единого информационного пространства – как социальную сеть. В таких условиях при управлении НПП как сложной организационной системой [3, 4] применение институционального управления затрудняется из-за высокой изменчивости процессов взаимодействия и сложности их формализации. При этом возрастает роль информационного управления, так как взаимодействие сотрудников предприятия переносится в единое информационное пространство и становится виртуальным.

В связи с этим актуальной является разработка новых методов и средств информационного управления согласованным взаимодействием персонала НПП в распределенной ИИС в режиме реального времени с учетом человеческого фактора. При решении данной проблемы необходимо устранить основное противоречие: обеспечить требуемое поведение персонала предприятия и в то же время сохранить свободу взаимодействия по согласованию и принятию решений. Для этого необходимы новые методы и средства организации информационного управления, которое будем понимать как воздействие на объект управления (персонал НПП), обеспечивающее требуемое поведение и направленное на изменение информации, используемой при принятии решений.

При реализации такого управления должны учитываться новые принципы построения ИИС, позволяющие выбирать нужные исходные данные и применять адекватные механизмы управления с учетом различных отношений между сотрудниками предприятия. Для эффективности процесса принятия решений необходимо обеспечивать информационное взаимодействие персонала предприятия в режиме реального времени.

Научные основы теорий управления организационными системами и социальными сетями, обеспечения поддержки принятия решений в распределенных системах на основе знаний и статистического анализа временных рядов [5] позволяют создавать новые методы и средства управления согласованным взаимодействием персонала предприятия в ИИС, предназначенные для решения современных задач интеграции информационных ресурсов и построения единого информационного пространства. Поскольку стандартное представление ИИС не позволяет рассматривать динамические процессы информационного взаимодействия, предлагается на его основе дать определение многоакторной ИИС, дающей возможность исследовать динамические аспекты взаимодействия ее пользователей, обусловленные производственными и социальными отношениями.

Будем считать многоакторной [6] распределенную ИИС, обеспечивающую доступ к информации для ее обработки и дополнения акторов (сотрудников предприятия и пользователей ИИС) и программных агентов (активных программ, обладающих автономностью, ограниченностью представления и децентрализацией принятия решений) в случае, если подавляющее большинство принимаемых на основе данных такой среды решений требует согласования более чем одного актора. Структурно представить многоакторную ИИС можно с помощью совокупности ее компонентов, площадок и каналов. Компоненты ИИС – стабильные структурные элементы, связанные между собой интеграционными шинами. Площадки являются временными хранилищами информационных объектов (ИО), в которых происходит работа над ними со стороны акторов. Каналы связывают площадки между собой и позволяют передавать ИО между площадками для обеспечения доступа к ним пользователям с разными интересами. Технически канал – это информационное (представления в БД) и программное обеспечение, действие которого направлено на дублирование информации по заданному расписанию.

Площадки и каналы образуют направленный граф, с каждой вершиной которого (площадкой) связаны подмножества акторов и информационных объектов. Наиболее динамично изменяются связи площадок с акторами и ИО. Акторы могут посещать несколько площадок, события их обращения к площадкам и ИО представляют собой поток с неравномерной дискретизацией (а при установлении в соответствие каждому событию стоимости или значимости посещения – неэквидистантный временной ряд). Совокупность площадок и каналов меняется менее динамично, однако в условиях развития ИИС (появление новых компонентов и изменение функциональности старых) могут появляться новые площадки и каналы.

Обозначим событие создания актором ui ИО wn:                                          (1)

где t*i,n – время создания.

А событие получения (потребления) актором ИО:                                             (2)

где tj,n – время потребления ИО актором.

Формально задачу распределения ИО между акторами (с точки зрения высокой эффективности функционирования ИИС) можно поставить следующим образом:

´(tj,n–t*i,n,)®min,

                             (3)

Основными параметрами оптимизации в данном случае являются время возникновения событий создания и время получения акторами ИО. Данная задача может быть сформулирована как классическая задача о назначениях, в которой критерием является время передачи ИО каждому актору. Дополнительным критерием может быть релевантность ИО по отношению к потребляющему его актору. Решить эту задачу с помощью одного из классических методов решения задачи о назначениях нельзя, поскольку в многоакторной среде акторы самостоятельно выбирают ИО и, соответственно, время их потребления. В связи с этим требуется предложить новые алгоритмы управления согласованным взаимодействием персонала НПП в многоакторной ИИС, учитывающие человеческий фактор.

Рассмотрим возможность формирования динамических характеристик процесса взаимодействия, при которых сформулированные в данной задаче требования выполняются при условии, что акторы будут стремиться к потреблению как можно большего количества интересных ИО.

Для определения соответствия между ИО и формализации интереса акторов используем технологию тегирования, суть которой заключается в описании ИО с помощью меток (тегов). Метод очень прост в реализации, широко распространен в сети Интернет, а в случае отсутствия разнообразия в трактовке терминов и лексических конструкций, что естественно на промышленном предприятии, позволяет обеспечить требуемую адекватность.

Определим коэффициент соответствия (релевантности) между двумя объектами, описанными с помощью облаков тегов:

,   (4)

где  может задаваться по-разному, в зависимости от выбранного типа решаемой задачи, а утверждение в квадратных скобках, согласно нотации Айверсона, принимает значение 1, если оно истинно, и 0, если ложно.

Индекс ритмичности взаимодействия определим в виде

,                                       (5)

где J – номера отсчетов индекса;

В процессе работы в ИИС между акторами возникают специфические отношения взаимодействия, связанные с согласованной работой над одним набором ИО. Под взаимодействием группы акторов будем понимать обращение к ИО одного типа в течение определенного периода времени.

Для акторов ux, uy идентифицируем взаимодействие в течение времени (tx, ty), если существует хотя бы один ИО wi, изданный ux по событию e(ux, wi, tx,i) в момент времени tx,i, прочитанный uy по событию e(uy, wi, ty,i) в момент времени ty,i, и существует хотя бы один ИО wj, изданный uy по событию e(uy, wj, ty,j) и прочитанный ux по событию e(ux, wj, tx,j): tx,iÎ(tx, ty); ty,iÎ(tx, ty); tx,i+kÎ(tx, ty); ty,i+kÎ(tx, ty);

                           (6)

где Rf  – пороговое значение релевантности.

Получаем сеть акторов, связанных между собой отношениями информационного взаимодействия. Так как под социальной сетью на качественном уровне понимается социальная структура, состоящая из множества агентов и определенного на нем множества отношений, для ИИС установлены такие субъекты (акторы) и выявлено множество отношений между ними (отношений информационного взаимодействия). Таким образом, пользователи ИИС образуют социальную сеть.

Для актора необходимо обеспечить постоянное существование в его представлении новых релевантных ИО, то есть представление должно быть возобновляемым. У ИО можно выделить две основные цели: во-первых, он должен минимизировать время обращения к себе первого актора, во-вторых, обеспечить себе высокую популярность. Каждая из этих целей может превалировать в зависимости от типа решаемой задачи. Для достижения своих целей ИО должен попасть на площадку и войти в представление как можно большему количеству заинтересованных акторов.

В соответствии с этими предпосылками выигрышным для задачи распределения информационных объектов между акторами является решение, основанное на обеспечении ритмичности их информационного взаимодействия. Отметим, что этот принцип отличается от распространенных подходов, нацеленных на обеспечение наполняемости представлений, когда каждый актор для принятия решения ждет, пока в его представлении не появится достаточно ИО с релевантностью его интересам, превышающей заданный уровень.

Реализовать указанные принципы организации и управления взаимодействием персонала предприятия в ИИС можно путем реализации структуры системы информационного управления взаимодействием персонала [7] в многоакторной ИИС предприятия (см. рис. 1).

С учетом определенных выше свойств ИИС предприятия можно выделить следующие функции центра, позволяющие управлять взаимодействием ее пользователей и сохранять согласованность этого взаимодействия во времени: обеспечение равновесия в выбранном взаимодействии путем формирования представлений акторам и информационное стимулирование. Центр передает в представления акторам ИО соответствующей релевантности быстрее или медленнее, вводит запреты и опережения в зависимости от темпа обработки этих ИО и лояльности акторов.

Для согласованного взаимодействия акторов необходимо построить такой граф площадок, который обеспечивал бы незатухающий интерес к возникающим ИО. Будем считать, что новые ИО могут появляться от акторов на всех площадках, входящих в граф. В этом случае для обеспечения согласованного взаимодействия необходимо, чтобы граф площадок содержал циклы. Достраивание циклов в графе следует производить между площадками, близкими по интересам, в случае, если можно выделить подмножество акторов, покинувших площадку-цель перехода и пришедших на площадку-источник перехода в течение некоторого периода времени.

Цель информационного стимулирования взаимодействия акторов состоит в формировании лояльного по отношению к центру интереса. У каждого актора может быть собственный интерес, преследуемый им при обработке ИО и выражающийся в высокой релевантности между облаками тегов у акторов и ИО. Если в течение некоторого интервала времени в представлениях акторов сохраняются необработанные ИО, центр должен ввести штрафы, которые в данной ситуации могут быть следующими: увеличение периода обновления представлений и/или включение в представления менее релевантных ИО. Второй тип штрафа менее предпочтителен, так как приводит к тому, что актор может покинуть площадку.

Реализация описанного подхода позволила обеспечить работоспособность автоматизированных интеллектуальных систем управления распределением производственных ресурсов в режиме реального времени. Анализ ритмичности взаимодействия при производственном планировании (см. рис. 2) и информационное управление интересом акторов позволили разработать регламенты работы плановых отделов, мастеров и распределителей работ при формировании сменно-суточных заданий и обеспечить своевременную реакцию на события, приводящие к изменению планов.

В отличие от планирования работы основных цехов планирование заказов для вспомогательных подразделений имеет свои особенности, связанные с необходимостью заранее выпускать продукцию, чтобы в случае потребности в ней основного производства она была предоставлена без задержек. Опережение в этом случае также нежелательно, поскольку возникнет затоваривание и рабочее время будет потрачено неэффективно. Анализ потоков событий по исполнению производственных заказов основного и вспомогательного подразделений позволяет оценить ритмичность взаимодействия в ИИС. Применение интервальных корреляционных функций, не чувствительных к небольшим дрожаниям интервала между запуском вспомогательного производства и использованием его результата, в основном позволяет определить случаи, когда необходимо вводить корректирующие мероприятия.

Полученные результаты подтвердили возможность повышения технико-экономических показателей вследствие применения описанного подхода. В частности, при решении задачи производственного планирования применение системы управления взаимодействием персонала предприятия в многоакторной ИИС обеспечивает баланс между оптимальной производительностью, операционными расходами и межоперационными запасами. Предлагаемые методы и модели могут быть реализованы с использованием современного программного и информационного обеспечения, предоставляющего максимальному количеству сотрудников предприятия доступ в единое информационное пространство.

Литература

1.     Колчин А.Ф., Овсянников М.В., Стрекалов А.Ф., Сумароков С.В. Управление жизненным циклом продукции. М.: Ахарсис, 2002. 304 с.

2.     Leitão P. Holonic rationale and bio-inspiration on design of complex emergent and evolvable systems // Trans. on large-scale data and knowledge centered systems I, LNCS 5740, 2009. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, pp. 243–266.

3.     Бурков В.Н., Коргин Н.А., Новиков Д.А. Введение в теорию управления организационными системами. М.: Либроком, 2009. 264 с.

4.     Каляев И.А. Стратегии группового управления в распределенных системах // Управление в распределенных сетецентрических и мультиагентных системах: матер. науч.-технич. сем. СПб: Концерн ЦНИИ «Электроприбор», 2010. C. 8–9.

5.     Прикладной анализ случайных процессов; [под ред. С.А. Прохорова]. Самара: Изд-во СНЦ РАН, 2007. 582 с.

6.     Иващенко А.В. Модель многоакторной интегрированной информационной среды предприятия // Вестн. СамГУПС. Самара: СамГУПС, 2012. № 1 (15). C. 103–109.

7.     Иващенко А.В. Управление согласованным взаимодействием пользователей интегрированной информационной среды предприятия. Самара: Изд-во СНЦ РАН, 2011. 100 с.