ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Харківський національний університет радіоелектроніки
Соколова Надія Андріївна
УДК 007.5;004.85
МЕТОДИ ТА МОДЕЛІ СИСТЕМИ УПРАВЛІННЯ
СТАЛИМ РОЗВИТКОМ ОБ’ЄКТІВ ГОСПОДАРЧОЇ ДІЯЛЬНОСТІ
05.13.06 – автоматизовані системи управління
та прогресивні інформаційні технології
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
доктора технічних наук
Харків – 2007
Дисертацією є рукопис.
Роботу виконано в Херсонському національному технічному університеті Міністерства освіти і науки України.
Науковий консультант – доктор технічних наук, професор Петров Едуард Георгійович, Харківський національний університет радіоелектроніки, завідувач кафедри системотехніки.
Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор
Авраменко Валерій Павлович, Харківський національний університет радіоелектроніки, професор кафедри інформаційних управляючих систем;
доктор технічних наук, професор
Каргін Анатолій Олексійович, Донецький національний університет, декан фізичного факультету, завідувач кафедри комп’ютерних систем;
доктор технічних наук, професор
Фісун Микола Тихонович, Миколаївський державний гуманітарний університет імені Петра Могили, завідувач кафедри інтелектуальних інформаційних систем.
Захист відбудеться “_12_” __вересня__ 200 7 р. о _13_ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д .052.01 Харківського національного університету радіоелектроніки за адресою: 61166, Харків, просп. Леніна, 14.
З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Харківського національного університету радіоелектроніки, за адресою: м. Харків, просп. Леніна, 14.
Автореферат розісланий “_27_” ___липня____ 200 7 р.
В.о. вченого секретаря
спеціалізованої вченої ради Є.І. Кучеренко
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Характерними ознаками сучасних підприємств, установ, фірм (об’єктів господарської діяльності – ОГД) України як складних відкритих систем є: підвищення динамічності всіх процесів, багатозв’язність, чутливість до змін характеристик зовнішнього середовища, збільшення кількості і нелінійності зворотних зв’язків. Це, з одного боку, ускладнює процеси функціонування ОГД, а з іншого, – робить життєво необхідним підвищення ефективності управління, під якою розумітимемо своєчасність, комплексність і оптимальність рішень, що приймаються.
ОГД, прагнучи вижити й забезпечити майбутнє, змушені розробляти плани розвитку, модернізовувати устаткування, технології, системи управління, здійснювати розширення й оновлення асортименту продукції. Тобто, ОГД має не тільки підтримувати поточне функціонування, а й безперервно розвиватися.
Задля цього необхідно знати, що потрібно змінити в системі, щоб досягнути поставлених цілей з урахуванням факторів зовнішнього середовища, які можуть бути ідентифіковані в умовах невизначеності й ризику. Основним напрямом вирішення зазначених завдань є комплексне використання математичних моделей, методів, засобів обчислювальної техніки й інформаційних технологій, орієнтованих на використання в сучасних умовах. Розв’язання цих завдань дає змогу вирішити питання підвищення ефективності економіки держави.
Існуючий рівень інформатизації процесів управління розвитком ОГД не задовольняє потреб адміністративно-управлінського персоналу за обсягами, якістю, надійністю, оперативністю, ступенем урахування невизначеності й ризику. Це пов’язано насамперед з відсутністю проблемно-орієнтованої методології та недосконалістю математичних моделей, що використовуються в інформаційних технологіях, для вирішення завдань управління розвитком ОГД.
Розвиток ОГД є досить новим науковим напрямком у теорії і практиці АСУ, оскільки в теоретичних дослідженнях приділяється увага переважно окремим напрямам і аспектам розвитку, а MRP, ERP й CIM-системи, що інформаційно забезпечують бізнес-процеси функціонування, задачі розвитку не вирішують. Через новизну проблеми задачі управління сталим розвитком ОГД вирішуються інтуїтивно, немає цілісної методології, що дає змогу розглядати процес управління сталим розвитком ОГД комплексно, із системних позицій, що ускладнює процеси управління розвитком ОГД.
Це означає, що розробка проблемно-орієнтованої методології вирішення завдань управління сталим розвитком ОГД є важливою й актуальною проблемою. Основою для створення такої методології є накопичений досвід створення АСУ й теоретичні результати, отримані Глушковим В. М., Балашовим Є.П., Михалевичем В.С., Згуровським М.З., Поспєловим Г.С., Дж. Моррісеєм, Р. Акоффом, Емері Ф., Месаровичем М., Кліландом, Т. Сааті, Скурихіним В.І., Цвіркуном А.Д., Бурковим В.М., Новіковим Н.Н., Кучиним Б.Л., Петровим Е.Г., Годлевським М.З., Забродським В.А., Пушкарем О.І. та ін.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Мета роботи, її основні задачі відповідають державним науково-технічним програмам: 6. Інформатика, автоматизація й приладобудування. 6.2.1. Інтелектуалізація процесів прийняття рішень. 6.2.2. Перспективні інформаційні технології й системи;
- планам найважливіших робіт Херсонського національного технічного університету (НДР ДР-028 і ДР-036. Номер державної реєстрації 0105U009518);
- планам найважливіших науково-технічних робіт Міністерства освіти і науки України;
- плану створення Херсонської обласної інформаційно-аналітичної системи (розпорядження голови облдержадміністрації № 477 від 29.05.2002 р).
Мета й задачі дослідження. Метою роботи є узагальнення, розробка й розвиток проблемно-орієнтованої теорії, методології й інструментарію аналізу та синтезу систем автоматизованого управління сталим розвитком об’єктів господарської діяльності і вирішення на цій основі важливої науково-технічної проблеми – підвищення ефективності процесів управління окремим класом складних організаційно-технічних систем.
Для досягнення зазначеної мети передбачено вирішення таких задач:
- системологічний аналіз і структуризація проблеми створення системи управління сталим розвитком ОГД й визначення принципів її вирішення;
- розробка моделей і методів оцінювання станів ОГД;
- створення системи багатофакторних скалярних оцінок станів об’єкта управління з урахуванням зовнішнього середовища;
- розробка моделей і методів оцінювання станів зовнішнього середовища;
- розвиток методів управління ризиками;
- формалізація процесу управління сталим розвитком ОГД з урахуванням невизначеності й ризику;
- дослідження етапів життєвого циклу рішень управління розвитком ОГД;
- дослідження і розробка моделей координації в управлінні розвитком ОГД;
- удосконалення принципів і методології створення АСУ сталим розвитком ОГД;
- дослідження ефективної технології й інструментальних засобів системи управління розвитком ОГД;
- розробка інструментальних засобів системи управління сталим розвитком ОГД, практична перевірка і впровадження в практику.
Об’єктом дослідження є процес управління сталим розвитком об’єктів господарської діяльності (в умовах невизначеності й ризику).
Предметом дослідження є методи і моделі синтезу системи управління сталим розвитком об’єктів господарської діяльності (в умовах невизначеності й ризику).
Методи досліджень. Узагальнення й розвиток проблемно-орієнтованого теоретичного й прикладного базису формалізації, моделювання й реалізації процесів управління сталим розвитком ОГД в умовах ризику й невизначеності ґрунтуються на математичному моделюванні, теорії алгоритмів, статистичному аналізі, теорії ймовірностей, теорії графів, теорії біфуркацій, теорії множин і нечітких множин, методах ідентифікації. Вірогідність отриманих результатів підтверджується експериментальною перевіркою, тестовим моделюванням розроблених методів і моделей та впровадженням результатів.
Наукова новизна одержаних результатів. У дисертаційній роботі вирішено важливу науково-практичну проблему підвищення ефективності процесів організаційного управління складними організаційно-технічними системами завдяки створенню комплексу науково-методологічних положень, математичних моделей, методів, інформаційних технологій й інструментальних засобів систем автоматизованого управління сталим розвитком об’єктів господарської діяльності.
I. У результаті проведених досліджень уперше:
1) запропоновані нові принципи підвищення ефективності управління розвитком ОГД, які відрізняються від існуючих урахуванням комплексної взаємодії з зовнішнім середовищем, невизначеностей і ризиків, багатокритеріальності, використанням комплексної координації та об’єднанням у єдиний процес процесів прийняття й реалізації рішень, що дало можливість створити єдині теоретичні засади побудови систем управління сталим розвитком різних за своїм призначенням ОГД;
2) розроблено проблемно-орієнтовану методологію вирішення завдань управління сталим розвитком ОГД на основі декомпозиційно-координаційного підходу, в основу якого покладено загальносистемні вимоги: ієрархічність, відкритість, ітеративність, що дало можливість підвищити ефективність управління сталим розвитком ОГД;
3) розроблено інформаційну модель оцінювання сталості розвитку ОГД, включаючи вибір базису і правил оцінювання, визначення й аналіз показників, яка відрізняється від існуючих введенням узагальненого показника сталості розвитку ОГД з урахуванням фінансової, виробничої й інноваційної діяльності, що дало можливість ідентифікувати стан розвитку ОГД і отримати комплексну кількісно-якісну оцінку сталості розвитку ОГД.
II. Отримали подальший розвиток проблемно-орієнтована теорія, методологія й інструментарій управління сталим розвитком ОГД, що полягає у такому:
1) удосконалено ієрархічну структуру узагальнених теоретико-множинних моделей розвитку ОГД, що на відміну від існуючих дозволяє враховувати невизначеність зовнішнього середовища і ризик прийняття рішень, це дає змогу з єдиних позицій розглядати систему та її елементи у процесі розвитку ОГД та обирати структурну модель певного рівня ієрархії;
2) розроблено модель складної системи під час несталого функціонування, яка, на відміну від існуючих, містить аналітично сформульовані умови скоординованого розвитку складних систем, що дає можливість вирішувати завдання планування їхнього розвитку;
3) запропоновано модель визначення оптимального числа рівнів ієрархічної системи, яка відрізняється від існуючих можливістю перерозподілу ресурсів з урахуванням внеску рівня в ефективність системи; виконано структуризацію проблеми координації в управлінні розвитком ОГД;
4) розроблено концепцію координації процесів управління розвитком ОГД, яка на відміну від інших концепцій управління в дворівневих і трирівневих системах розвитку ОГД містить модель координації взаємодії підсистем управління, що забезпечує можливість виявлення ступеня і причин нескоординованості управління й механізмів їхнього усунення;
5) розроблені моделі планування розвитку ОГД, які на відміну від існуючих містять техніко-економічні показники, зміна яких характеризує динаміку розвитку системи, що дає змогу прогнозувати наслідки змінення обсягів продукції, що випускається і оновлюється;
6) побудовано модель визначення фонду розвитку ОГД, яка на відміну від існуючих враховує частку ринка товару, що дає змогу вибирати оптимальне значення фонду розвитку залежно від ринкової стратегії;
7) розроблено модель рівноваги на ринку товарів і послуг, яка відрізняється від існуючих мім, що містить чинники обмеження комерційного ризику, що дає змогу дослідити умови забезпечення його зменшення
8) розроблено модель попиту на товар, яка відрізняється від існуючих використанням моделювання статистичними ансамблями, що дає змогу враховувати переваги споживачів;
9) досліджено узагальнену математичну модель багатокритеріального оцінювання й оптимізації управління розвитком ОГД на основі вибору функції корисності часткових критеріїв як універсальної функції, що дає змогу реалізувати основні схеми оцінювання і оптимізації: адитивну, послідовного аналізу, мінімаксну й максимінну.
III. Удосконалено:
1) моделі процесів прийняття й реалізації рішень за рахунок об’єднання в єдиний процес, що забезпечило ітеративне вирішення проблем розвитку ОГД;
2) модель оптимізації ризику в ОГД, яка відрізняється вибором оптимального рівня ризику залежно від поводження функції прибутковості й заданих граничних умов; використання цієї моделі дає можливість зробити вибір доцільної управлінської стратегії розвитку ОГД.
Показано доцільність використання отриманих наукових результатів. Здійснено експериментальну перевірку розроблених концептуальних принципів, методології моделювання, моделей і методів управління розвитком систем завдяки їх практичному використанню в АСУ об’єктами господарської діяльності.
Практичне значення одержаних результатів підтверджується їхнім використанням. Проведені теоретичні дослідження використані як основа для розроблення низки підсистем і пакетів прикладних програм. Розроблені засоби, методи, моделі й алгоритми дають змогу вирішувати широке коло завдань комп’ютеризації управління розвитком ОГД.
Використання науково-методичних положень, моделей, пакетів прикладних програм дає можливість ефективно управляти стратегією розвитку ОГД в умовах невизначеності й ризику, знизити організаційні труднощі процесу планування, істотно підвищити ефективність систем управління сталим розвитком ОГД, що розроблюються. Розробки і рекомендації мають міжгалузевий характер, про що свідчать результати упровадження на багатьох ОГД різних галузей та власності.
Результати дисертаційної роботи впроваджені в держбюджетну науково-дослідну роботу (НДР 01050U0009518) і в навчальний процес Херсонського національного технічного університету. Моделі і методи комплексного оцінювання станів ОГД, сталості розвитку ОГД, планування обсягу фонду розвитку, планування оновлення продукції, що випускається, використані у: ВАТ “Авто-Електромаш” (м. Херсон), ВАТ “Херсонські комбайни”, ТОВ “Техферм” (М. Херсон), ВАТ “Вікторія” і ВАТ “Каіса”(м. Херсон). Моделі управління розвитком ОГД, методологічні рекомендації з застосування методів прийняття і реалізації рішень використані у: ТОВ “Алан” (м. Нова Каховка), КМСП “Демос” (м. Херсон), ДП “Керченський морський торговельний порт” (м. Керч), управлінні економічного розвитку Міськвиконкому м. Херсона. Впровадження підтверджується відповідними актами.
Особистий внесок здобувача. Усі результати дисертаційної роботи отримані здобувачем самостійно. У роботах [1, 11, 13, 27] здобувачем виконано системологічний аналіз проблеми управління сталим розвитком ОГД, виділено основні напрями розвитку інформаційної інфраструктури ОГД, у роботах [2, 22, 28, 31, 55, 56] виконано структуризацію та визначення перспективних шляхів вирішення проблеми ефективного управління сталим розвитком ОГД різних типів з використанням теорії нечітких множин та експертних знань зокрема. У роботах [6, 7, 8, 9, 10, 14] здобувачем розроблено принципи створення системи управління розвитком ОГД на основі мультиагентної технології й теорії нечітких множин. У роботах [15, 19, 20] здобувачем розроблено методологію побудови систем управління ОГД на основі мультиагентної технології. У роботах [3, 16, 17, 18, 23, 24, 26] здобувачем розроблено методи та моделі ідентифікації поточного й прогнозного стану ОГД.
У роботах [4, 5, 21, 25] здобувачем розроблено моделі визначення поточного стану ОГД із застосуванням експертних знань. У роботах [29, 30] здобувачем розглянуто принципи побудови теоретико-множинних і теоретико-графових моделей складних систем. У роботі [33] здобувачем розглянуто принципи формування сценаріїв розвитку зовнішнього середовища засобами імітаційного моделювання, формування функції корисності часткових критеріїв, розроблено синтез моделі формування узагальненого критерію ефективності. У роботі [35] здобувачем розроблено методологію управління розвитком організаційно-технічних систем. У роботах [32, 34] здобувачем розроблена класифікація завдань управління розвитком ОГД, що вирішуються за допомогою апарата штучних нейронних мереж. У роботах [37, 38, 39, 40, 46, 50] здобувачем розроблено моделі координації під час управління розвитком ОГД. У роботі [42] розроблено ієрархію моделей ОГД, схему взаємозв’язку завдань функціонування і розвитку ОГД. У роботах [44, 51] здобувачем розглянуто принципи прийняття рішень за умов ризику та невизначеності. У роботі [48] здобувачем розроблено модель стану ринку товарів або послуг. У роботі [49] розроблено модель розвитку структури організаційно-технічної системи. У роботі [52] розроблено математичну модель оптимізації параметрів стохастичного процесу. У роботі [59] розроблено структуру інформаційної системи. У роботах [25, 56] здобувачем розроблено систему багатофакторних відносних і абсолютних скалярних оцінок стану об’єкта управління.
Апробація результатів дисертації. Про концепцію, проблематику й результати роботи доповідалося на: IIIй Міжнародній науково-практичній конференції “Інформаційні ресурси: створення, інтеграція й використання” (Київ, 1996); Национальной конференции с международным участием “КИИ-94” “Искусственный интеллект-94” (Рыбинск, Россия, 1994); “КИИ-96” “Искусственный интеллект-96” (Казань, Россия, 1996); “КИИ-98” (Пущино, Россия, 1998); “КИИ-2000” “Искусственный интеллект-2000” (Москва, 2000); Международной конференции по мягким вычислениям (Санкт-Петербург, 1998); Міжнародній конференції з математичного моделювання (Херсон, 1998); VIII Міжнародному симпозіумі “Методи дискретних особливостей у завданнях математичної фізики” (Феодосія, 1999); Міжнародній науковій конференції “Ергономіка на автомобільному транспорті” (Харків, 1997); Научной сессии “МИФИ-2000” (Москва, 2000); VII Міжнародній конференції “Інформаційні ресурси науково-технічної інформації: проблеми створення й використання” (Київ, 2000); Міжнародній науковій конференції “Інформаційна структура вищих закладів освіти” (Херсон, 2000); II, III, IV, V Міжнародних конференціях “Інтернет–освіта–наука-2000”, “Інтернет–освіта–наука-2002”, “Інтернет–освіта–наука-2004”, “Інтернет–освіта–наука-2006” (Вінниця 2000, 2002, 2004, 2006); Міжнародній конференції “Фінанси, інформаційні системи, менеджмент і бізнес” (Київ, 2002); I, II, III, IV, V, VI, VII й VIII Міжнародних конференціях “Інформаційні технології в освіті та управлінні” (Н. Каховка 1999, 2000, 2001, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006); Міжнародній науково-практичній конференції “Перспективи вищої освіти: роль міжуніверситетських консорціумів” (Миколаїв, 2004); Хй Міжнародній науковій конференції “Теорія й техніка передачі, прийому й обробки інформації” (Туапсе, Росія, 2004); 8-й Міжнародній конференції Української асоціації дистанційної освіти (Харків–Ялта, 2004); VIII Всеукраїнській науково-методичній конференції “Проблеми економічної кібернетики” (Алупка, 2003); IX Всеукраїнській конференції “Проблеми економічної кібернетики” (Запоріжжя, 2004); X науково-методичній конференції “Проблеми економічної кібернетики” (Київ, 2005); Міжнародній конференції з математичного моделювання (Феодосія, 2005); Iй Международной конференции “Глобальные информационные системы: Проблемы и тенденции развития” (Туапсе, Россия, 2006); Міжнародній конференції “Передові наукові розробки-2006” (Дніпропетровськ, 2006); Конференції “Наука: теорія й практика-2006” (Дніпропетровськ, 2006).
Публікації. Результати виконаної роботи відображені в 60 друкованих працях, з них: в 4х книгах – підручнику і навчальних посібниках для студентів вузів, у 31 статтях у виданнях, рекомендованих ВАК України.
Структура й обсяг дисертації. Дисертація складається з вступу, восьми розділів, висновку й додатків. Обсяг дисертації: 320 стор. основного тексту; 64 рис.; 13 табл.; список літератури з 320 літературних джерел.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Вступ містить загальну характеристику роботи, актуальність теми, зв’язок роботи з науковими програмами, темами, планами, мету й завдання дослідження, отримані наукові результати і їхнє практичне значення; оцінку особистого внеску здобувача; відомості про апробацію й публікацію результатів дослідження.
Перший розділ присвячений системологічному аналізу проблеми управління сталим розвитком ОГД і підвищенню ефективності їхньої роботи. Виділено клас об’єктів управління – ОГД, під яким у роботі розуміється виробниче або обслуговуюче підприємство, організація, установа тощо як сукупність матеріально-технічних складових, ресурсів, трудового колективу й організаційної структури, що забезпечують реалізацію організаційних, технічних і технологічних процесів (виробництва, обслуговування й т.д.) і взаємодію із зовнішнім середовищем як цілого.
Аналіз ОГД показав, що розвиток є обов’язковою умовою ефективного функціонування в ринкових умовах. Наведено аналіз методів дослідження сталості й розвитку складних систем, показано роль управління в процесі розвитку складних штучних цілеспрямованих керованих систем.
Наведено аналіз впливу зовнішнього середовища на розвиток ОГД, де під розвитком ОГД розумітимемо процес зміни станів матеріально-технічних складових і організаційної структури, що є результатом управління зовнішнього й внутрішнього походження, а також дії механізмів самоорганізації, що зумовлює зміну форм функціонування, які не визначаються безпосередньо попередніми станами, але забезпечують виконання цілей ОГД.
Під сталим розвитком ОГД розумітимемо розвиток ОГД, якщо значення кортежу ресурсів, які можна залучити упродовж планового періоду, перевершує значення кортежу ресурсів, необхідних для відбиття збурювань зовнішнього середовища згідно зі сценарієм, отриманим у припущенні середнього рівня оптимістичності (песимістичності) їхньої оцінки.
Під управлінням сталим розвитком (УР) ОГД розумітимемо обмежене в часі управління розвитком ОГД із установленими вимогами до кінцевого результату, можливими рамками витрат ресурсів при забезпеченні сталості розвитку ОГД.
Досліджено задачі координаційного управління в ОГД і етапи їх вирішення. Проведено аналіз стану АСУ ОГД, огляд й аналіз моделей і технологій управління інформаційними ресурсами ОГД, що виявив орієнтацію сучасних ERP і CIM-систем на інформаційне забезпечення процесів функціонування. Показано, що для вирішення всіх завдань управління розвитком ОГД необхідно створити підсистему управління розвитком у складі АСУ ОГД.
Цілі досяжні, якщо система має певний набір властивостей. Для ОГД задано кортеж бажаних і фактичних властивостей. Величина відхилення мінімізація якого є завданням поточного (оперативного) управління функціонуванням ОГД, не дає змоги визначити, є воно випадковою варіацією чи довгостроковою тенденцією нечутливості. Ситуації (1) назвемо станами випереджального розвитку, стабільності та стагнації ОГД відповідно.
Задача формування управління розвитком ОГД полягає у визначенні впорядкованої в часі послідовності станів об’єкта управління й відповідно кожного з його елементів і відношень між ними, тобто траєкторії переходу зі стану у у разі виконання обмежень на ресурси W й екстремізації певного багатокритеріального оптимізаційного критерію :
У другому розділі розглянуто і досліджено теоретичні й методологічні основи рішення завдань сталого розвитку ОГД. Управління сталим розвитком ОГД потребує знань про його структуру, функціонування й динаміку розвитку. Для реалізації інтегративних властивостей (розвиток відповідно до мети) система може витрачати різну кількість кожного ресурсу з множини ресурсів .
Отримано умови сталого розвитку. Задачі сталого розвитку ОГД не вирішуються у межах традиційних АСУ, передбачається включення системи управління розвитком (СУР) в АСУ ОГД.
Для забезпечення умов сталого розвитку ОГД необхідно, щоб змінення всіх елементів і структури відбувалося узгоджено, тобто необхідне завдання координації на рівні елементів і структури (координація 1). Показано, що функціонування ОГД на плановому періоді можна вважати квазірівноважним станом, а в результаті розвитку здійснюється послідовний перехід від одного квазірівноважного стану до іншого. В АСУ ОГД має бути два контури управління: традиційне управління функціонуванням ОГД і управління розвитком ОГД. Два контури управління мають функціонувати спільно й узгоджено, тобто в межах АСУ ОГД необхідно здійснювати координацію двох контурів управління (координація 2).
У процесі традиційного управління функціонуванням ОГД здійснюється виробнича координація, зокрема диспетчеризація (координація 3).
Отже, у межах управління сталим розвитком ОГД необхідно здійснювати комплексну узгодженість всіх аспектів координації.
Задачі управління розвитком сформульовано як класичні задачі управління в динамічних системах.
Поводження ОГД у рамках вищевказаних обмежень визначається тільки зміною мікроекономічних змінних. Тому необхідний аналіз динаміки, що враховує нелінійність і несталість як ОГД, так і зовнішнього макроекономічного середовища, без чого розглядати питання теорії і методології сталого розвитку ОГД неможливо.
Вирішено задачу визначення умов існування скоординованого набору керуючих впливів у системі в періоди несталості в припущенні, що множина можливих впливів лінійно зв’язна й відкрита, а залежність очікуваних результатів від вхідних впливів описується безперервними функціями.
Вибір проблемно-орієнтованих методів прийняття рішень визначається нестаціонарністю, інерційністю ОГД, необерненістю процесів, що протікають у них. Процедура прийняття рішень в умовах ризику й невизначеності розглядається як двоетапний процес. На першому етапі формується множина альтернативних наслідків , що відповідають можливим сценаріям поводження зовнішнього середовища .
Задача другого етапу полягає у виборі стратегії поводження системи , тобто в момент . На інтервалі часу початкове рішення не змінюється.
Фаза реалізації рішень забезпечує управління сталим розвитком ОГД. Об’єднання в єдине ціле прийняття й реалізації рішень – це методологічний підхід до процесу вирішення проблем, що виникають у процесі розвитку ОГД.
Розглянуто управління розвитком ОГД на основі методів багатокритеріальної оптимізації. Під час управління розвитком виконується комплексний аналіз даних, для якого необхідний перехід до одного типу даних. Кількісні оцінки параметрів альтернативи x X є частковими критеріями ,, що утворюють множину K={ , ..., } оцінок. Критерії необхідно привести до загального базису. Така базова оцінка інтерпретується, як функція корисності
Різноманіття можливих ситуацій прийняття рішень зводиться до трьох моделей багатокритеріального оцінювання та оптимізації: адитивної, послідовного аналізу, мінімаксної і максимінної або їх комбінації.
Розроблено методологію рішення задач управління сталим розвитком ОГД, в основу рішення якої покладено декомпозиційно-координаційний підхід. Процеси розвитку ОГД представлено послідовністю процесів прийняття рішень.
Специфічність розвитку ОГД визначила включення завдань: урахування впливу зовнішнього середовища, координації глобальної й локальних цілей, взаємодії підсистем, динаміки зміни станів системи, ідентифікації стану ОГД, планування ресурсів для сталого розвитку, об’єднання процесів прийняття й реалізації рішень у єдиний процес.
Задача управління розвитком ОГД сформульована як задача визначення оптимальних структурних змін динамічної системи й формуванні скоординованих програм (П) розвитку.
Розглядаються однокрокові задачі, що полягають у визначенні оптимального варіанта структури для заданого періоду часу , й багатокрокові, що визначають траєкторії її розвитку
Задача полягає у виборі оптимальної за періодами послідовності структур .
Реалізація варіантів систем ОГД можлива на деякій множині . Декомпозиційно-координаційний підхід припускає використання постановки (14) як координуючої й містить декомпозицію, агрегування й координацію.
Декомпозиція. На основі множини структурних відношень виділяється функціональних підсистем і для кожної -ї підсистеми вирішується локальна задача:
Агрегування. У результаті рішення задач для підсистем у постановці (15) визначаються й відповідні їм значення . Ці розв’язки використовують у процесі агрегування для визначення деякого .
Координація здійснюється в кілька послідовних кроків:
- координація цілей – глобальну мету представлено послідовністю взаємозалежних цілей меншої розмірності , а глобальна задача декомпозується в систему часткових задач і здійснюється координація часткових завдань;
- координація в загальному – вибір способів координації;
- координація в деталях – практична реалізація виконання встановлених правил.
У процесі прийняття рішення для кожної -й підсистеми в результаті вирішення задачі (15) задається вектор управлінь , що обмежує значення деякого набору показників . Додавання цих обмежень у постановку задачі (14) звужує області припустимих рішень й утворює підобласті
У процесі багатоваріантних розрахунків, аналізу й дослідження розв’язків задачі (14) на множини припустимих рішень для кожного управляючого впливу формується підмножина припустимих рішень й агрегована підмножина:
Для кожної підсистеми в результаті вирішення задачі (15) на підмножині визначається рішення , тобто вирішується задача:
Вводяться такі позначення: множини рішень управління розвитком, що визначають плани розподілу функцій і планових завдань на рівні системи, підсистем й елементів відповідно ножина показників розвитку й функціонування на рівні системи, функціональних підсистем і елементів відповідно Спочатку формулюють множину показників , вирішують задачі розподілу завдань по функціональних підсистемах і визначення ресурсів:
У результаті вирішення задачі (18) визначаються варіанти розвитку (спеціаліза-ція, розміщення, масштаби й терміни розвитку; визначення ресурсів; технологічні й організаційні схеми розвитку тощо), які в процесі подальшої декомпозиції використовуються під час моделювання розвитку ОГД на рівні елементів:
Рішення використовують у розрахункових моделях під час формування множини показників розвитку ОГД:
У третьому розділі досліджується координація організаційно-технічного управління розвитком ОГД. Завдання етапу координації цілей формулюються в такий спосіб: визначити таку модифікацію цілей вищої за рангом системи й елементів ОГД, щоб вони були погоджені. Глобальне завдання всієї системи (ОГД) декомпозується в систему часткових завдань, скоординованих між собою і глобальною метою.
Проаналізовано завдання вибору моделей і методів координації, що використовують для оптимізації ОГД як багаторівневої системи.
Досліджено структуру дворівневої системи управління з підсистемою координації. Кожна підсистема виконує певні функції:
1) функції координуючої системи:
? функція координації роботи підсистем нижніх рівнів;
2) функції локальних управляючих систем:
? функція управління;
? функція оцінювання результату;
3) функції об’єкта управління:
? функція виробництва;
? функція надання звітної інформації.
Об’єкт управління (ОУ) – процес реалізує глобальну мету системи й складається з множини підпроцесів . За міжрівневої координації координатор розв’язує задачу кожний координуючий сигнал конкретизує задачу , що зобов’язаний виконувати -й розв’язувальний елемент нижчого рівня. Сукупність таких задач складає вектор . Загальне глобальне завдання , пов’язане безпосередньо з розвитком управляючого процесу. Розглянуто три типи міжрівневого координування: першого, другого й третього.
Сталий розвиток ОГД можливий тільки за дотримання постулату сумісності, який стверджує, що локальні задачі, які розв’язуються на нижньому рівні, скоординовані стосовно глобальної задачі, що розв’язується на рівні всієї системи, щоразу, коли вони скоординовані стосовно задачі, яка розв’язується на рівні
В умовах міжрівневої координації загальна модель багаторівневої системи має вигляд:
де вектор описує стан системи в цілому, а вектор ? стан окремої підсистеми, який можна інтерпретувати як рішення завдань окремих управляючих елементів; ? локальна множина припустимих рішень -ї підсистеми.
Сформульовано завдання координації взаємодії підсистем у дворівневій системі як завдання оптимізації. Систему декомпозовано на підсистем, що описуються у сталому режимі такими рівняннями:
Зв’язки між підсистемами можна вважати сталими, а інерційність і запізнювання дуже малими:
У точці оптимуму множники Лагранжа можна розглядати як деякі оптимальні “ціни”, встановлювані в процесі взаємодії змінних як усередині підсистеми , так і між підсистемами . Через високу розмірність системи (21) її розв’язання на практиці є складним. Якщо визначені “ціни”, то задача може бути вирішена за допомогою незалежного рішення кожної -ї підзадачі.
Для реалізації методу прогнозування взаємодій застосовують координацію шляхом зміни величин . Завдання оптимізації -ї підсистеми формулюються у вигляді: за заданих
Система рівнянь зв’язку може вироджуватися в
а обмеження в
Ітераційний алгоритм полягає в такому: якщо рішення такі, що рівняння зв’язку підсистем не задовольняються, то змінювати доти, доки рівняння не будуть задовольнятися.
У методі балансу взаємодій задаються змінні , які ітеративно уточнюються. Завдання оптимізації -ї підсистеми формулюються у вигляді: за заданих Задачі координації підсистем формулюється в такий спосіб: за заданих значень знайти такі , щоб задовольнялося рівняння . На першому рівні вирішується задача (25), а знайдені , , передають на другий рівень, що координує . Процедура рішення є ітеративною.
Розроблено модель координації трирівневої системи.
Четвертий розділ присвячений моделям і методам ідентифікації стану ОГД. Досліджено вплив управління на сталість стану квазірівноваги, в якому перебуває ОГД у періоди сталого функціонування. Показано, що стратегія ОГД, орієнтована на випуск традиційної продукції або послуг за незмінних умов зовнішнього середовища, забезпечує сталість стану рівноваги, а орієнтація на випуск нової продукції робить стан рівноваги несталим, але слугує джерелом розвитку.
Сталість розвитку ОГД можна оцінити на основі аналізу елементів, структури й властивостей ОГД. В основу оцінювання станів покладено фундаментальне поняття – базис оцінювання, тобто система загальних правил до оцінювання і єдина методологічна схема оцінювання.
Основні етапи методології оцінювання стану ОГД: а) збір інформації про предмет оцінювання, вибір показників; б) вибір базису або еталона оцінювання; в) огляд методів оцінювання або розроблення нових методів; г) приведення оцінюваних показників до єдиної метрики; д) проведення розрахунків за окремими показниками; е) формування й розрахунок варіантів узагальненого показника сталості розвитку ОГД; ж) аналіз результатів.
Теоретичний апарат аналізу сталості за Ляпуновим не можливо застосувати для аналізу відкритих систем, якою є ОГД. Для ОГД необхідне формування прямого багатофакторного оцінювання стану в багатомірному просторі станів й оцінювання на цій основі сталості цього стану як ступеня віддаленості від границь області сталості.
Для оцінювання сталості розвитку вводиться узагальнений показник:
Деякі значення часткових показників визначають межі опуклої множини сталих станів у -вимірному просторі. За аналогією з областю сталості замкнених систем розділимо множину показників, на дві підмножини – критичних і некритичних. У близьких околах некритичної границі області сталості ОГД зміна часткового показника відбувається лінійно. Околи критичної межі (показника) є зоною біфуркацій.
В узагальнений показник як основні входять m показників фінансової , виробничої й інноваційної діяльності ОГД:
Інші показників віднесені до некритичних показників.
Алгоритм побудови складових і :
1. Здійснюють вибір базової системи показників і виробляють їхнє ранжирування. У результаті опитування експертів задається нечітке відношення нестрогої переваги на множині .
2.1. Будують нечітке відношення строгої переваги , асоційоване з :
2.2. Будують нечітку підмножину недомінуючих альтернатив: .
2.3. Вибирають показник .
2.4. Розраховують .
2.5. Повторюють з п. 2.1, доки .
3. Оцінювання значущості показників для узагальненої оцінки
4. Побудова показника
Складова, що враховує інноваційну діяльність ОГД, , де – обсяг фонду розвитку, виділений на розвиток ОГД; П – абсолютна величина прибутку ОГД.
П’ятий розділ присвячений моделям і методам ідентифікації стану зовнішнього середовища. Для ОГД зовнішнє середовище – це споживачі продукції; природа (умовний термін); сектор, що регулює-координує; економічна система (економіка країни як єдине ціле); галузевий сектор економіки, що, у свою чергу, поділяється на: партнерів (постачальники, кооперація тощо) і конкурентів.
ОГД функціонують в умовах нестабільної, перехідної економіки, що визначає високий динамізм зовнішнього середовища: цін, попиту, пропозиції й т.д., а часті директивні впливи (законотворчість, постанови виконавчих органів, рішення банку) роблять часові ряди короткими й неоднорідними. Вказані причини призводять до ризику й невизначеності інформації.
Аналітично вирішені задачі визначення стану рівноваги ринку товарів і послуг. Досліджено сталість станів рівноваги ринку ансамблями.
Методом статистичного ансамблю отримано рівняння стану ринку товару або послуги.
Невизначеність може призводити до некоректності завдань розвитку, що може проявлятися по-різному. Невизначеність зумовлює ускладнення залежності в результаті введення в модель деякого фактора :
Ризики належать до випадкових процесів, що описуються рівняннями:
При розв’язанні задач управління ризиком вирішується оптимізаційна задача:
Оцінювання ризику дає змогу знизити ймовірність руйнування й уникнути великих фінансових втрат ОГД.
Оптимальний рівень доходу:
Завдання вибору оптимального рівня ризику подано у вигляді:
Досліджено вибір оптимальної стратегії ризику, тобто рівня ризику R залежно від і цільової функції G.
Збільшення доходу в цьому разі спричинює збільшення ймовірності руйнування, якщо відносний показник стабільності спадає. Аналогічно, на околах , де – безперервне, збільшення доходу зменшує можливість руйнування, якщо відносний показник стабільності зростає.
Відносний показник стабільності зростає тільки тоді, якщо виконується :
Вибір оптимального рівня ризику значною мірою залежить від поводження функції прибутковості G і заданих граничних умов. Запропонована математична інтерпретація дає змогу зробити не тільки швидке і якісне оцінювання рівня ризику, а й зробити вибір управлінської стратегії, що дає можливість звести до мінімуму втрати в умовах динаміки факторів ризику.
Шостий розділ присвячений методам і моделям планування та оптимізації розвитку ОГД виробничого типу. Кожному ОГД, з огляду на конкурентну ситуацію, необхідно виділяти кошти у фонд розвитку. Ринок між конкуруючими ОГД розподіляється згідно з їхніми нормованими параметрами привабливості:
Конкурентна боротьба багатьох ОГД на ринку обмеженої ємності розглядається як гра з природою: перший гравець – розглянутий ОГД, природа – всі інші ОГД, що оперують на ринку. Припустивши, що обидва гравці прагнуть збільшити свою частку ринку, отримуємо:
Побудовано матрицю розмірів фонду розвитку для різних стратегій зміни частки ринку ОГД. Розглянуто планування обсягів виробництва товарів і послуг. Розроблено алгоритм, що дає змогу враховувати основні фактори, від яких залежать ці послуги.
Досліджено завдання планування доходу ОГД із використанням факторної моделі виробничої функції, поданої у вигляді
де основні фонди ОГД представлені показниками , що відображають структуру й розміри фондів; трудові ресурси – показниками , що характеризують розміри окремих кваліфікованих груп; оборотні кошти – показником .
Якщо _норми амортизаційних відрахувань по кожному з видів основних фондів, – середні ставки заробітної плати одного працюючого в кожній з кваліфікаційних груп, то собівартість річної продукції подамо в такому вигляді
Якщо побудовано виробничу функцію підприємства і відомі його ресурси , то очікуваний обсяг випуску визначають безпосереднім обчисленням значення функції у точці .
Запропоновані моделі планування дають змогу розробляти стратегію управління розвитком ОГД. Для розвитку ОГД вирішуються питання відновлення продукції, що випускається. Отримано математичний опис процесу відновлення продукції як складової компоненти розвитку ОГД.
Досліджено завдання планування відновлення продукція, що випускається. Будь-який виріб характеризується життєвим циклом. Фази створення, приско-рення зростання, уповільнення зростання, зрілості описуються залежністю
Життєвий цикл технології описано такою аналітичною залежністю:
Прибуток ОГД є одним з важливих показників ефективності виробництва. Якщо виробнича функція, то прибуток залежить від обсягів використовуваних ресурсів і структурних коефіцієнтів собівартості. Під час формування планів розвитку необхідно оцінити максимальну величину прибутку, що є нормативною функцією прибутку
Використовуючи функцію нормативного прибутку , побічно визначають обсяг випуску через розмір сукупних витрат .
У сьомому розділі розглянуто питання вибору ефективної технології й інструментальних засобів реалізації СУР відповідно до розробленої методології. Як технологія побудови СУР запропоновано технологію мультиагентної системи (МАС) на основі програмних агентів (рис.1) як інтелектуальну систему інтеграції й управління розподіленими інформаційними ресурсами ОГД, де під інтеграцією слід розуміти управління гетерогенною інформацією з організацією доступу до різноформатної інформації, що міститься у сформованих структурах, – файлах даних і базах даних АСУ ОГД.
Рис. 1. Структурна схема СУР на основі технології МАС
Розроблено узагальнені блок-схеми основних алгоритмів комплексу взаємозалежних програм з управління розвитком.
Восьмий розділ присвячений апробації виконаних наукових досліджень й містить приклади розв’язання прикладних задач в автоматизованих системах управління розвитком ОГД: оцінювання сталості розвитку ОГД; координації взаємодії підсистем у дворівневих системах управління сталим розвитком ОГД; визначення основних напрямів розвитку; визначення оптимального значення фонду розвитку залежно від ринкової стратегії; визначення структури СУР ОГД; створення програмного комплексу управління сталим розвитком.
Наведено приклади багатофакторного оцінювання сталості розвитку ОГД виробничого типу у вигляді визначення узагальненого показника сталості розвитку, розробленого у четвертому розділі, дало змогу кількісно оцінити сталість розвитку кількох підприємств м. Херсона та області.
Розроблені в розділах 2-6 математичні моделі й методи, покладені в основу програмного комплексу автоматизації управління сталим розвитком ОГД, у складі якого програмні продукти “Планування обсягів виробництва”, “Планування собівартості й доходу”, “Аналіз прибутку”, “Планування відновлення продукції”.
Використання цього комплексу дало можливість виконати планування обсягів виробництва товарів і послуг на основі врахування основних факторів, від яких залежать ці послуги.
Наведений приклад розв’язання задачі координації в дворівневій системі управління за методами прогнозування та балансу взаємодій як ітеративний процес, що ґрунтується на узагальненому методі множників Лагранжа.
Наведений приклад визначення основних напрямків розвитку для промислового підприємства за рахунок оцінювання різних стратегій, що пропонуються.
Для розв’язання задачі визначення оптимального значення фонду розвитку залежно від ринкової стратегії було використано запропоновану в шостому розділі модель планування і оптимізації розвитку ОГД виробничого типу на основі побудови матриці розмірів фонду розвитку. Це дало змогу отримати кількісну оцінку вартості різних стратегій зміни частки ринку ОГД.
У додатках наведено документи щодо впровадження результатів дисертаційної роботи, а також викладено дані для розв’язання прикладних задач.
ВИСНОВКИ
У дисертаційній роботі вирішена важлива науково-практична проблема розробки методології управління сталим розвитком окремого класу складних організаційно-технічних систем на прикладі ОГД. Це досягнуто шляхом узагальнення й доповнення основ проблемно-орієнтованої теорії, методології й інструментарію систем автоматизованого управління сталим розвитком ОГД у вигляді єдиного комплексу науково-методологічних положень, математичних моделей, алгоритмів і програм. Запропоновано єдиний методологічний підхід до вирішення завдань управління сталим розвитком ОГД.
Основні результати роботи зводяться до такого.
1. Виконано системологічний аналіз стану проблеми управління складними організаційно-технічними системами на прикладі ОГД. Встановлено: сталий розвиток ОГД є обов’язковою умовою ефективного функціонування в ринкових умовах, управління розвитком є необхідним, рівень інформатизації процесів управління розвитком ОГД не задовольняє сучасних потреб через те, що відсутні проблемно-орієнтована методологія й інструментарій вирішення завдань управління сталим розвитком ОГД. Запропоновано новий декомпозиційно-координаційний підхід, в основу якого покладено загальносистемні вимоги: ієрархічність, відкритість, ітеративність. У межах підходу визначено стратегію управління функціонуванням і розвитком ОГД.
2. На основі проведеного системологічного аналізу і структуризації проблеми створення системи управління сталим розвитком ОГД комплексно визначені й сформульовані принципи підвищення ефективності управління розвитком складних систем на прикладі ОГД, які відрізняються від існуючих урахуванням комплексної взаємодії з зовнішнім середовищем, невизначеностей і ризиків, багатокритеріальності, використанням комплексної координації та об’єднанням у єдиний процес процесів прийняття й реалізації рішень, що дало можливість створити єдині теоретичні
