Введение в прикладную теорию системного моделирования

Вариантом реализации конструктивного подхода в системологии является прикладная теория системного моделирования (ПТСМ)[13].

ПТСМ позволяет осуществить формализацию оригинала с полнотой, достаточной для постановки и решения практических задач совершенствования управления. Полученная в результате формализации универсальная системная модель аппарата управления (АУ) может быть использована как его теоретическое описание.

В рамках ПТСМ системной моделью сложноорганизованного объекта называется упорядоченная и взаимосвязанная совокупность различных методов и способов описания всех познаваемых сторон (аспектов) его сущности, закономерностей и проявления форм существования. Основными способами описания сложноорганизованного объекта в ПТСМ являются формализованный, формально-логический и семантический. Формализованное, формально-логическое и семантическое описания являются составляющими единой системной модели сложноорганизованного объекта и называются соответственно формализованной, формально-логической и семантической моделями.

Формализованное системное моделирование – формальное описание состава сложноорганизованного объекта (оригинала) S без каких-либо интерпретаций. Оно осуществляется на базе вводимых в теории определений и аксиом. Формально системная модель S сложноорганизованного объекта (оригинала) S представляет собой тройку:

S = < T, Ф, St >,

где Т – множество термов;

Ф – множество функторов;

St – множество структур.

Множество термов Т – есть счетное множество элементов, которым соответствуют первичные элементы моделируемого объекта или их свойства.

Функторы имеют смысл отношений, построенных на множестве первичных элементов системы (термах) и соответствуют их связям. Функторы формируются на основе термов и функторов. Они являются средством порождения одних понятий из других в формализованных репрезентациях.

Структура – это внутренняя организация сложноорганизованного объекта, представляющая собой специфический способ взаимосвязи, взаимодействия образующих его компонентов, которая определяет его функциональную определенность, характер взаимодействия с окружающей средой.

Целью прикладного системного анализа-синтеза моделей сложноорганизованного объекта является согласование существующих частных репрезентаций, а также установление его общей структуры как целого, на основе использования ограниченного числа однозначно определённых понятий и правил (алгоритмов) построения.

Системный анализ-синтез моделей сложноорганизованного объекта включает два этапа. Первый – анализ совокупности эволюционно сформировавшихся сведений (моделей) об нём с целью определение составляющих (элементной базы) его системной модели. Второй – синтез – конструирование системной модели сложноорганизованного объекта из этих составляющих.

При осуществлении системного анализа мысленный образ оригинал, базирующийся на совокупности эволюционно сформировавшихся сведениях (моделях) о сложноорганизованном объекте, расчленяется на части так, чтобы потом он мог быть восстановлен или сконструирован из этих частей. Такое расчленение может быть многошаговым. Формально на каждом шаге допустимо расчленение (декомпозиция) на произвольное число элементов. В ПТСМ обосновано деление на три части на каждом шаге декомпозиции.

Формально-логическое моделирование сложноорганизованного объекта это – содержательное описание определенного класса реальных или воображаемых объектов на “языке” общих логических категорий и понятий (в отличие от формализованного, дающего описание формального состава модели без каких-либо интерпретаций). Структура логических понятий формируется на основе формализованной модели. Для этого упорядоченным элементам формализованной модели ставится в соответствие набор определенных понятий, которые тем самым организуются в некоторую целостность, допускающую табличное (матричное) и графическое представление.

Семантическое описание сложноорганизованного объекта это – его описание в терминах рассматриваемой предметной области. Для этого совокупность всех эволюционно сложившихся наслоившихся друг на друга вербализованных и невербализованных частных “разноязыких” репрезентаций оригинала, рассматривается “через призму” его формализованной и формально-логической моделей. Говоря по-другому, осуществляется “наложение” на формализованные структуры и структуры формально-логических понятий совокупности частных содержательных описаний и невербализованных репрезентаций изучаемого сложноорганизованного объекта. На основе результатов описанного выше действия осуществляются целесообразные изменения упомянутых выше частных репрезентаций, определяются взаимосвязи между их фрагментами и формируется единое многоаспектное целостное описание с использованием имеющегося в ПТСМ конструктивного аппарата для конкретизации, детализации, синтеза и идентификации элементов частных репрезентаций.

Конкретная реализация прикладного системного анализа-синтеза при совершенствовании АУ выражается в последовательном и комплексном конструировании репрезентаций структур и процессов его деятельности. По существу это – системное оргпроектирование АУ.

Системное оргпроектирование АУ начинается с установления состава его системообразующих комплексов. Под системообразующим комплексом ПТСМпонимается компонент, определяющий целостность и жизнеспособность организации, он характеризуется внутренней структурой, специфическими закономерностями взаимодействия и преобразования (изменения, развития) его подсистем и элементов. По существу это – системообразующие структуры (СОС). В ПТСМ обосновывается возможность существования однопараметрических, двухпараметрические, трёх- и более- параметрических структур. Однако основными видами СОС АУ являются однопараметрические и двухпараметрические структуры.

К однопараметрическим СОС относятся структуры целей, субстратов, функций.

Цель – желаемый конечный результат деятельности, определенный в пространстве и во времени. Цель может быть выражена посредством показателей и критериев. Показатель – характеристика некоторого свойства, имеющая определенную (количественную или качественную) шкалу значений. Критерий – показатель с установленным значением (интервалом значений) в выбранной шкале. Структура целей (СЦ) – совокупность классифицированных целей, связанных различными видами отношений.

Субстрат (носитель) – вещественный, энергетический или информационный элемент, который выступает в роли субъекта, объекта или инструмента (посредника) выполнения функций. В качестве субстратов в АУ выступают звенья его организационной структуры (подразделения и исполнители), технологическое оснащение процессов управления, структурообразующие элементы среды, ресурсы, документация и т.д.

Структура субстрата (носителя) – совокупность классифицированных субстратов (носителей), связанных различными видами отношений.

Организационная структура (ОС) – вид структуры субстрата, представляющий собой совокупность связанных определённым образом исполнителей и подразделений организации (звеньев ОС), обеспечивающих её функционирование и развитие.

Структура нормативно-организационной документации – вид структуры субстрата, представляющий собой совокупность взаимосвязанных различными отношениями государственных, отраслевых и внутрипроизводственных документов.

Функция (действие) – специализированный вид деятельности по информационно-логическому вещественному или энергетическому преобразованию (изменению, сохранению, воспроизведению) объекта воздействия, повторяющийся с некоторой периодичностью и направленный на достижение определенных целей. Объектом воздействия может быть любой из элементов описываемых структур или их соединений (функторов).

Функциональная структура (ФС) – совокупность классифицированных функций, связанных различными видами отношений. Элементами функциональной структуры в зависимости от выбранного уровня её детализации являются задачи, функции, функциональные подсистемы, направления деятельности и связи между ними.

Задача – это функция, определённая на объекте воздействия (элементе СОС), направленная в течение заданного временного интервала на изменение (поддержание) его состояния (которое описывается определёнными характеристиками) для достижения установленной цели. Такое определение задачи позволяет установить единые формулировки и последовательности задач, а также однозначно определить их содержание. Задачи бывают рутинные и проблемные. Рутинная задача – задача, все элементы описания которой известны и её решение заключается в реализации заданного (известного) алгоритма. Проблемная задача (проблема) – задача, один или несколько элементов описания и в том числе алгоритм решения которой в настоящее время неизвестны.

К основным двухпараметрическим структурам относятся функционально-организационная структура (ФОС) и организационно-функциональная структура (ОФС).

Функционально-организованная структура – взаимосвязанная совокупность функциональной и организационной структур, в которой для каждой составляющей ФС определены её носители – связанные соответствующим образом звенья ОС.

Организационно-функциональная структура – взаимосвязанная совокупность ОС и ФС, в которой для каждого носителя (звена ОС) определены её функции – составляющие ФС.

В зависимости от сферы применения устанавливаются три типа системных моделей (системных проектов) проектируемых объектов: универсальные, типовые и единичные (индивидуальные). Универсальные модели (системные проекты) представляют собой описания СОС, построенные на базе классификационных признаков элементов и отношений, характерных для сложных объектов такого плана, как производственно-хозяйственная организация. Типовые модели – это описания, в которых классы элементов и отношений, установленные в универсальных моделях, “заполнены” наименованиями, характерными для проектируемого класса организаций элементов и отношений. Данные модели устанавливают определенные структурные принципы и принципы действия, необходимые для эффективного функционирования проектируемого объекта в условиях изменяющейся внешней среды. Единичные (индивидуальные) модели формируются на основе типовых моделей, они ориентированы на конкретные условия и отражают индивидуальные наименования элементов проектируемой организации.

В процессе конструирования структур управления и производства системные модели проектируемых организаций могут отображаться с помощью определённых документов, наиболее распространёнными из которых являются граф-схемы структур и спецификации к ним.

Граф-схемы изображают совокупность составляющих, т.е. подсистем и элементов определенной структуры, а также связи между ними. На рисунке 3.1 приведены используемые в ПТСМ способы представления схемы структуры, которые обозначают:

а – вертикальные связи (отношения подчинения “сверху вниз”);

б – горизонтальные связи (согласование);

в – смешанные связи;

г – связи между элементами, имеющими общий объект воздействия на них;

д – циклические связи.

Используются граф-схемы для представления одно- и двухпараметрических структур. Вариант представления однопараметрической структуры изображён на рисунке 3.2. Расположение блоков друг относительно друга на схеме определяется характером связей (смотри рисунок 3.1) между отражаемыми элементами одного уровня детализации. На рисунке 3.3 изображён вариант схемы, представляющей двухпараметрическую структуру. Эта схема состоит из двух схем: схемы однопараметрической структуры, представленной на рисунке 3.2 и наложенной на неё пунктирной линей другой однопараметрической структуры. Элементы каждой из этих однопараметрических структур определённым образом связаны соответственно сплошными и пунктирными линиями. Связь между однопараметрическими структурами на схеме показана наложением структуры, изображённой пунктирной линией, на структуру, изображённую сплошной линией.

Пусть на рисунке 3.2 приведена схема ФС некоторой организации, а в таблице 3.1 – спецификация к этой схеме. Пусть также на рисунке 3.3 сплошной линией изображена та же что и на рисунке 3.2 ФС, а пунктирной линией – схема ОС этой же организации, спецификация к которой представлена в таблице 3.2. Тогда схема, приведённая на рисунке 3.3, является схемой ФОС организации. Спецификация к ФОС приведена в таблице 3.3.

В случае представления на рисунке 3.3 сплошной линией ОС, а пунктирной – ФС организации, схема в целом будет представлять её ОФС.

Использование граф-схем и спецификаций к ним позволяет наглядно представить СОС и рассмотреть возможности его настройки и перестройки,

Рисунок 3.1 – способы представления схемы структуры

Рисунок 3.2 – Схема конструкции однопараметрической структуры

т.е. конструктивно описать адаптацию организации к внешним и внутренним факторам, основные и резервные варианты работы.

Рассмотренные документы являются отражением системной модели проектируемой организации и служат для последовательной конкретизации проектных решений и их привязки к её специфическим характеристикам. Завершённые результаты проектирования организации могут быть зафиксированы в комплексе стандартов предприятия, каждый из которых представляет собой нормативно-технический (или организационный) документ, описывающий определенную СОС, правила её функционирования и взаимодействия с другими СОС.

Таблица 3.1 – Спецификация к схеме функциональной структуры

№ п/п	Компонент
Код	Содержание
	А11	Функция 11
	А12	Функция 12
	А13	Функция 13
	А21	Функция 21
	А22	Функция 22
	А23	Функция 23
	А31	Функция 31
	А32	Функция 32
	А33	Функция 33

Таблица 3.2 – Спецификация к схеме организационной структуры

№ п/п	Компонент
Код	Содержание
	Б11	Звено 11
	Б12	Звено 12
	Б13	Звено 13
	Б21	Звено 21
	Б22	Звено 22
	Б23	Звено 23
	Б3	Звено 3

Рисунок 3.3. – Схема конструкции двухпараметрической структуры

Таблица 3.3 – Спецификация к схеме функционально-организационной структуры

	Компонент	Компонент
Код	Содержание	Код	Содержание
	А11	Функция 11	Б11	Звено 11
	А12	Функция 12	Б12	Звено 12
	А13	Функция 13	Б13	Звено 13
	А21	Функция 21	Б21	Звено 21
	А22	Функция 22	Б22, Б23	Звено 22, 23
	А23	Функция 23	Б22, Б23	Звено 22, 23
	А31	Функция 31	Б3	Звено 3
	А32	Функция 32	Б3	Звено 3
	А33	Функция 33	Б3	Звено 3

Дата добавления: 2015-08-13