Функциональные структуры АСУ производства

Г.

17.10.12

10.10.12

3.10.12

26.09.2012

рис. 1. 3

N1-первый информационный барьер, т. е. до точки 1 все операции будут выполняться успешно, т.к. возможности управляющего выше чем количество операций.

При N>N1исходная сложнось задач управления превышает возможности одного элемента по переработки информации, т.е. решение будет не оптимальным. Необходимо переходить к созданию управленческого аппарата.

N2-второй информационный барьер который всегда существует и его нельзя исключить путем наращивания элементов в управленческом аппарате.

Таким образом, если N1 можно предалеть путем создания управленческого аппарата, то N2 всегда существует.

Замечание:

1.

2. Для сдвига информационного бартера N1 либо повышать D, либо повышать b.

Для второго информационного барьера.

1. 4. Структуризация управления.

1. Централизованная

2. Децентрализованная

3. Иерархическая

Центр-любой элемент принимающий участие в управление.

Структура-способ организации центров в единое целое.

Альфа-передача информации снизу вверх, причем она может принимать значения от 0 до 1.

Централизованная структура. Альфа=1

На верх передается вся информация полность, управляющей частью является единственный центр управления в который стекается вся информация, необходимая для управления и на основании которой вырабатывается управлющее воздействие.

Достоинства:

1. т.к. центр обладает всей информацией при условии её переработки, т. е. N не должно привышать N1, то он вырабатывает абсолютно оптимальное решение.

2. Быстродействие высокое.

Недостатки:

1. Быстро достигается N1, т.е. сложность задачи управления должна быть не велика.

2. Низкая помехоащищенность, т.к. ошибки некому корректировать, отсутствуют соседи, ошибки отдельных информационных каналах приводят к значительным потерям в оптимальности управления системой в целом, неговоря уже о случаех выхода из строя самого центра.

Децентрализованная структура.

Такая структура не будет целенаправленной, в каждый центр нужно ввести инфо. о цели и качестве управления.

Достоинства:

1. Каждый центр решает свою задачу управления независимо от задач, решаемых другими центрами. Общая задача разбивается на трии более независимых от задач управления.

2. Высокая надежность и помехозащищенность.

3. Хорошее быстродействие.

4. Можно решать задачи повышенной сложности.

Недостатки:

1. Не всегда можно общую задачу разбить на независимые задачи.

Иерархическая структура.

Если управляемый объект усложняется на столько, что задача управления превосходит уровень первого информационного барьера, управляющая часть представляется в виде совокупности элементов между которыми распределяются решения сложной задачи управления, управление непосредственно осуществляют центры первого уровня.

Центры второго и высших уровней управляют подчиненными центрами.

На высшем уровне всегда располагается один центр, на который подается информация о цели и качестве управления.

Центры нижнего уровня обладают определенной самостоятельностью и передают только часть информации.

Эта структура имеет признаки централизации (высший центр)и децентрализации.

……..
3) Вышестоящий центр (всегда 1) знает как управлять объектом и отвечает за качество управления

Достоинства:
- хорошая помехозащищенность (исправление возможно на каждом уровне)
- решает задачу управления большой сложности (первый информационный барьер (N₁) преодолевается не за счет увеличения производительности переработки управляющей части информации, а за счет понижения размерности задачи управления)
- гибкая структура, хорошая приспосабливаемость к сложным задачам управления

Недостатки:
- нельзя получить абсолютно оптимальное управление U _opt = U(t)
- невысокое быстродействие (некоторое запаздывание между исполнением и поступлением директив)

Ц

Ц

Ц

Ц

Ц

Ц

Ц

Условия целесообразности, использование иерархических структур.

Высший уровень (3ий)

2ой уровень

Низший

уровень(1ый)

рис.1.7

Объект характеризуется вектором переменных состояния, который и определяет общий объем информации.
«n» - переменные состояния объекта
Q = [операция/в ед.времени] = F(n) (1)

Y = n
Q = F(Y) (2) – исходная сложность задачи управления
Для заданной структуры:
Каждый центр нижнего уровня (см.рис. 1.7) решает задачу одинаковой сложности

Y₁ = n₁ = n/4
Q₁ – сложность задачи 1 уровня
1 уровень: Q₁ = F (n/4)
2 уровень: Q₂ = F ( *n/2); Y2 = *n/2)
3 уровень: Y₃ = ² *n

Q* - суммарная сложность задачи, решаемая всеми центрами в целом

Q* = 4Q₁=2Q₂+Q₃ = 4F (n/4) + 2F (*n/2) + F (² *n) (3)

Будем считать, что F – линейная функция от n
F = n*d; Q* < Q (4)
В соответствии с формулой (4) ведение иерархической структуры не увеличивает способность центров и всей структуры к переработке информации, а снижает сложность задачи управления, решаемая всеми центрами структуры.
Уравнение (3) с учетом линейности исходной задачи
1 случай:
F = n*d = Q [операций/в ед.времени]
Q* = 4nd/4 + 2nd/2 + ² n = nd (1++²) (5)
0 < <1
Для данной функции Q* > Q, следовательно, данная иерархическая структура не может быть использована, если F – линейная функция.

2 случай:
F = n² n = Q; = const
Q* = 4dn²/16 + 2²dn²/4 + ⁴dn² = dn² (0.25+0.5²+⁴)

0.25+.05²+⁴ = 1, следовательно, 0 < <_max

_max = 0.8
Условие (4) выполняется!

Производственный менеджмент

Иерархическая структура

Оптимизация иерархических структур

Рассмотрим вкратце задачу оптимизации иерархической структуры, то есть задачу определение оптимального количества уровней иерархии и оптимального количества центров на каждом уровне которые обеспечивают решение задачи управления сложностью Q с заданным качеством управления.

Важными характеристиками иерархических структур являются:

1.степень централизации

2.норма управляемости

Степень централизации γ-гамма

Для каждой пары смежных уровней и без единицы i (i-1) где i применяет значение от 2 до n а i=от 1 до n-1 определяется отношением суммарной сложности задач Qi решаемых на i уровне к суммарной сложности на предыдущем уровне Q(i-1)

Yi=Qi/Q(i-1)

Обозначим центр реализации через Y которое будет определяться по формуле

где αi коэффициент веса который различен для каждой пары уровней.

Выразим Y=f(α)

Смещение основной массы решаемых задач в строну высшего уровня отождествляется с повышением качества управления при увеличении количества перерабатываемой информации на верхних уровнях то есть повышение степени централизации.

Смещение решения в строну нижних уровней то есть понижение степени централизации соответствует увеличению самостоятельности (автономности) центров нижних уровней и обычно связанно с уменьшением оптимальности управления.

Введем понятие стоимости Cγ решение задачи управления которое будет определяться суммой двух стоимостей

Cγ 1 это суммарная стоимость функционирования структуры

Cγ 2 это стоимость за счет ухудшения качества управления тогда Cγ Cγ 1 Cγ 2 являются функциями степени централизации величины гаммы (y)

График 1

у* это оптимальное значение степени централизации структуры с точки зрения суммарных потерь на решение задачи управления заданной сложностью Q

Понятие степени централизации тесно связанны с другой второй характеристикой которая называется нормой управляемости

Норма управляемости определяет количество центров нижележащего уровня подчиненных данному уровню то есть норма управляемости определяет количество центров которыми может эффективно управлять верхний центр при заданных степени централизации y

Рис 1

Стоимостные показатели это суммарная стоимость применяемых решений, (Cn1) это стоимость эксплуатации этой структуры, а (Сn2)это затраты за счет не оптимальности управления.

График 2

Общая стоимость С=Су+Сn=>min

Определение степени централизации и нормы управляемости важная и вместе с тем трудная проблема существующая в настоящий момент теория не позволяет решить ее в общем виде.

Выводы:

1.если нет ограничений нельзя улучшить качества решений задачи управления за счет увеличения уровней иерархической структуры предполагается что существует структура которая достаточно качественно решает задачу управления и повышать качество нельзя увеличивая количество уровней

2.необходимо стремиться минимизировать число центров на каждом уровне при этом задача оптимизации иерархической структуры с минимальным количеством уровней и с минимальным количеством центров на каждом уровне обеспечивает заданное качество решения задачи управления

Топология (вырожденность) иерархических структур

Наиболее общими стоимостными показателями эффективности структуры является максимум прибыли в единицу времени max E=max[Е1(m)-Е2(m)]

Е-суммарная эффективность данной структуры

m-вектор характеризующий варианты построения структуры

М-область определения вектора m

E1 это экономический объект в единицу времени определенный оптимальностью решения данной структуры

Е2 это приведенная к соответствующей единице времени сумма эксплуатационных расходов на функционирование структуры

Патология

1.двойное подчинение

Рис2

Надо что бы появилась горизонтальная связь у высших дерриктивов

1.5. Автоматизация управления

В общем случае процессе управления можно выделить 3 составляющих:

- сбор,обработка, передача, хранение и обработка информации

- принятие решения с учетом критерия оптимальности

- реализация управленческих воздействий

Условием автоматизации той или иной составляющей является возможность формализовать её функции. Такая формализация носит название алгоритмизация.

Все перечисленные компоненты (составляющие) различны по своей природе и в разной степени поддаются алгоритмизации. Легко формализуется первая составляющая, которая требует создания Автоматизированной информационной системы(АИС).

Третья составляющая легко формализуется с использованием дополнительных исполнительных устройств. Будем считать, что 1-й и 3-й компоненты являются рутинными, и есть необходимость в их автоматизации. Гораздо труднее придется алгоритмизировать 2-ю составляющую, т.к. речь идет о формализации процесса принятия решения, т.е. о формализации творческой деятельности человека. Не всю творческую составляющую можно формализовать и передать на ЭВМ. Поэтому в АСУ, на ряду с техническим средствами, прислуживает человек, как активный элемент.

СРУ формализуемая часть асу АСУ неформал.ч.асу САУ

Автоматизированная система обязательно порождает 2 подхода к использованию ЭВМ в процессе управления:

* Большой арифмометр(вычислительная техника для решения решения отдельных расчётных задач, дает №1 и №2 значительно увеличить, структура сохраняется)

* «системный подход» (включена в цепь управления, структура управления должна быть новой)

Создать АСУ значит так реорганизовать управленческую часть системы, чтобы по возможности полностью автоматизировать информационные процессы и процессы принятия решений.

АСУ-совокупность коллектива людей и комплекса технических средств с информационным математическим обеспечением.

Появление АСУ обозначает переход от автоматизации действий к автоматизации процесса принятия решений.

В современном менеджмента понятие «бизнес-процесс» и «процесс»- синонимы. Одной из методик создания систем управления процессами организации является уже упомянутый системный подход. В этом случае процесс рассматривают, как сложный объект управления. Система управления процессами включает:

§ Действие по преобразованию входов и выходов

§ Систему сбора и анализа информации о показателях процесса

§ Принятие управленческого решения некоторым лицом(лицо принимающее решение (ЛПР))

Не правильно считать, что бизнес-организации ставит перед собой одну единственную цель, а именно заработать деньги. Эта цель актуальна, но в краткосрочном плане. В долгосрочном плане другая – сохранение развития бизнеса, что позволит получить прибыль в будущем.

Ядро любой бизнес-организации является так называемая операционная система.

Общая схема операционной системы организации. Рис. 1.7.

1.6. Структура экономики России

Производственный менеджмент занимается изучением 2 важных процессов производства:

o Процесс организации производства

o Процесс планирования производства

Основой экономики являются и группы отраслей:

{Bi} - отрасли

Е-экономика России Е= <{Bi};Rb>(1.6.1)

Rb-связи как внутри, так и между)

(1.6.1)-модель экономики РФ

В1-первичный цикл отрасли или сырьевой добывающей, в состав которого входят организации, предприятия сельского, лесного, рыбного хозяйства, промышленность нефти и газа и т.д.

В2-отрасли вторичного цикла или обрабатывающего цикла, в состав которых входит организации и предприятия обрабатывающей промышленности(например, машиностроение).

В3-отрасли третичного цикла. Предприятия, организации которых оказывают услуги необходимые для нормальной жизнедеятельности первых двух циклов.(банки, страховые компании, образовательные учреждения, тур-агентства, розничная торговля)

В4-отрасли информационного цикла, к которым относятся все организации и институты, занимающиеся прогрессивной быстроразвивающийся сферой человеческой деятельности, а именно информационной технологией. Сектор образовался сравнительно недавно, но роль в его управлении значительна. Наиболее технологичными являются отрасли В2 и В4.

Rb-межотраслевые связи семейства отношения на множестве отраслей.

Rb={Rj}

Основные определения:

Производство(P)-акт преобразования факторов производства в товары и услуги, предназначенные для потребления и инвестирования.

Производственная структура-составление производственных подразделений предприятия и форма их представления производственной взаимосвязи.

ГП

Услуги

Рис.1.8. Упрощенная модель рыночной производственной системы

Организация производства-установление и обеспечение связи между элементами(т.е. связи между элементами производственной системы и внешней среды).Организация предшествует управлению, т.к. прежде чем управлять производством необходимо его создать.

Методической особенностью науки организации является очень слабое развитие теории. Все известные структуры подсказаны самой жизнью, но не теоретиками.

Планирование-разработка временной последовательности выполнения конкретных заданий, организация которых приводит к достижению производственных целей.

Последовательность заданий 9работ) привязана либо ко времени (производственная программа, программа инвестиций), либо к наступлению производственных событий,либо ко времени при наступлении определенных событий.

Определение 5:

Основная задача – это обеспечение потребителей – клиентов продукцией и услугами наиболее полно удовлетворяющими их требования с минимальными производственными издержками (Епр.).

Представим схему производства как объекта управления^

Штрафы за нарушение требований клиентов, оформленных договорами на поставку готовой продукции.

Х – переменные состояния объекта управления

Z – цели и критерии качества управления

Z: Z1 – цели, Z2 – критерии

Следовательно, задача 1.7.1. является комплексной состоящей из множества подзадач.

Определение 6:

Декомпозиция – это расчленение общей задачи на частные подзадачи в соответствии с целью управления.

Рис.1.8. Функциональная структура АСУ производства (декомпозиционная модель управления производством).

Все 8 главных подзадач управления производственными программами представлены на рисунке 1.8 (ПП – производственная программа), и как результат содержит элементы принятия управленческих решений.