- •Системы и закономерности их функционирования и развития
- •1.1. Определение системы
- •1.2. Пошгпс, характеризующие строение и функционирование систем
- •1.3. Виды и формы представления структур
- •1.4. Классификации систем
- •1.5. Закономерное-то систем
- •1.6. Закономерности целеобразоваимя
- •Глава 2. Методы и модели теории систем и системного анализа
- •2.1. Классификации методов моделирования систем
- •2.2. Методы формализованного представления систем1
- •2.3. Методы, направленные на акти”“гП”ню мспсхлпьзо-ванмя интуиции н опыта специалмсти
- •2.4. Понятие о методике системного анализа
- •Главе 3. Информационный подход к анализу систем
- •3.1. Теория информационного поля
- •3.2. Дискретные информационные модели
- •3.3. Диалектика части н целого
- •Глава 4, цели: формулирование, структуризация, анализ
- •4.2. Первые методики системного анализа целей
- •4.3. Методики, базирующиеся на философских концепциях системы
- •4.4. Разработка методик структуризации целен
- •4.5. Ашиио целей • функций в сложных многоуровневых системах
- •4.6. Автоматизация процесса формирован—и оценки структур целей и функций
- •Глава 5. Разработка и развитие систем
- •5.1. Рекомендации по разработке методися проектирования и развития системы органюалнонноп управления
- •5.2. Анализ факторов, влияющих на создание и функционирование предприятия (организации)
- •5.3. Анализ целей и функций системы управления предприятием (организацией)
- •3. Актуальная среда
- •4. Собственно система управления
- •1.2. Наука Образование
- •5.4. Разработка (корректировка) организационной структуры предприятия (организации)
- •5.5. Система нормативно-методического обеспечения управления предприятием (организацией)
- •Глава 6. Методы организации сложных экспертиз
- •6.1. Модификации метода решающих матриц
- •6.2. Метод организации сложных экспертиз при оценке нововведений, базирующийся на использовании информационного подхода
- •6.3. Организация сложных экспертиз как основа маркетинга сложных технических комплексов
- •6.4. Подход к оценке эфф( проектов1
- •Глава 7. Применение методов системного анализа при организации производства и проектировании сложных технических комплексов
- •1 7.1. Информационное моделирование проюводственньк систем
- •7.2. Модели постепенной формализации задач при организации технологических процессов производства и управления
- •7.3. Применение информационного подхода для анализа нелинейных автоматических систем
- •7.4. Применение морфологического подхода при принятии плановых решений в условиях позаказной системы производства
- •7.5. Применение системного анализа при управлении проектами сложных технических комплексов *
- •8.2. Информационные системы: пояя-тне, рирабо-пса, перспетпиы
- •1.3. Применение системного анализа при разработке автома-тизиоваиных информационных систем
- •8.4. Примеры реализации аснмоу и ее элементов
- •8.5. Информационная инфраструктура - основа информационно-управляющих систем будущего1
7.2. Модели постепенной формализации задач при организации технологических процессов производства и управления
Во многих практических ситуациях планирования и управления технологическими процессами сразу не удается найти подходящий метод формализованного представления, который позволяет решить задачу, или же, предложив формальную модель, не удается доказать ее адекватность отображаемой ситуации. В этих случаях можно попытаться получить модель или доказать соответствие ее реальной действительности путем организации процесса постепенной формализации задачи, позволяющего пошагово уточнять постановку задачи, обосновывать адекватность моделей, и в результате - получать ответы на поставленные в задаче вопросы. 386
1
Рассмотрим идею постепенной формализации на примере элементарного эксперимента, который был проведен в 1972 году.
Пятикласснице была предложена задача, которую невозможно было решить известными ей методами математики. Задача, которая была заимствована из раздела головоломок одного из популярных журналов, формулировалась следующим образом: в столовую вошла группа посетителей, которые вначале сели за несколько столов по 6 и по 7 человек, а затем разместились поровну, по 11 человек, заняв z столов;
требовалось определить, сколько посетителей вошло в столовую, если их было больше 100 и меньше 150.
Для отображения этой ситуации легко написать уравнение
Ьх+7у= 11г 100 < 11г< 150
(7.3)
Уравнение (7.3) имеет число неизвестных больше, чем число уравнений. К такому уравнению неприменимы обычные методы решения алгебраических уравнений. Попытки применить искусственные приемы также (как будет показано ниже) не позволяют получить все варианты решения. Остается - перебор или случайный подбор, на который и рассчитана головоломка.
Чтобы ускорить такой перебор, его нужно попытаться несколько направить. "Алснка, - сказали мы школьнице, - А ты попытайся применить то, что знаешь. Таблицу умножения, например".
Снять ограничение "10", обычно задаваемое формой таблицы умножения, помогло то, что в правой части уравнения (7.3) нужно было сразу умножить на 11.
Затем, подождав немного, пока под членами уравнения появятся столбцы произведений (примерно до умножения на 15), мы, руководствуясь одним из следующих принципов идеи постепенной формализации - "не увлекайся перечислением элементов" (в данном случае за элементы приняты 6л, ^y, 11г) - предложили школьнице остановиться и подумать, что можно сделать с полученными столбцами произведений дальше, т. е. предложили возвратиться к формулировке задачи.
Исходное уравнение подсказывает, что сумма любого из произведений первого столбца и любого из произведений второго может и должна дать одно из произведений правой части уравнения. Однако перебор при этом (число размещений с повторениями) в случае 15 произведений под каждым членом уравнения составит \У = 3375, и необходимо дальнейшее сокращение перебора, даже а случае применения ЭВМ.
Первая подсказка для ограничения перебора содержалась в условии задачи, в ограничении 100 < 1 lz < 150 Следовательно, нужно рассматривать только этот диапазон сумм, и перебор будет существенно меньшим.
Но здесь Аленка уже сама предложила прием, которым часто пользовалась в школе, не вычислять полностью суммы, а проверять вначале суммы последних цифр слагаемых на совпадение с последней цифрой составляющих правой части уравнения. После этого за считанные минуты были получены три решения: 1) х = 8, у= 12, г= 12; 2)л=9, y=S, z= 10; 3)х= 11, >•= 11, г= 13.
Можно получить больше решений, если суммировать крайние снизу и сверху произведения слагаемых и расширить область допустимых решений путем умножения на значения переменных, большее, чем 15.
387
В ответе к головоломке был только третий вариант решения, который можно получить, применив специальный прием, согласно которому уравнение с тремя неизвестными решается для любых х. у и z в случае, если сумма коэффициентов при переменных слагаемых равна коэффициенту k при z. Тогда, приняв z равным сумме коэффициентов при х и у и поменяв местами k к z, получим уравнение, справедливое при значения х. ^.равных k, т.е. в данном случае 11 (решение 3).
Аналогичные ситуации могут возникнуть и в производственных условиях. Например, в случае принятия решения о замене двух (или более) видов монтажных столов, оборудованных для выполнения соответствующих работ (например, один вид - для сборки, другой -для пайки и т. п.) на более универсальные монтажные столы, рабочие места которых позволяют выполнять несколько - два и более типов операций. Или, - в случае выбора оборудования для участка:
например, можно оборудовать участок станками или автоматическими линиями двух, трех или более типов, а можно оборудовать участок универсальными, переналаживаемыми станками с ЧПУ или гибкими, перестраиваемыми автоматическими линиями, которые способны выполнять все требуемые операции, необходимые на этом участке.
При условии, что известны средние производительности станков (линий) всех видов (с учетом переналадки универсальных) и ориентировочные объемы выпускаемой участком продукции, можно описать равноценные друг другу ситуации уравнениями типа
тх + пу = kz
тх + пу + Iq = kz (7.4)
и т. п.
с ограничением Q\ < kz < Qz, где х, у, q, z - число станков (линий) различных видов; т, п, /, k -значения их производительности (которые предполагаются известными); Q\, Q-i — нижняя и верхняя границы объемов выпуска продукции.
С помощью подобных моделей (которые несложно реализовать на ЭВМ'), можно решать практические вопросы типа: какой из вариантов оборудования потребует меньшего числа станков или линий (и соответственно меньше производственных площадей), целесообразно ли заменять имеющееся оборудование, способное раздельно выполнять необходимые операции, на универсальное, переналаживаемое с учетом объемов выпускаемой продукции (Q\ и Qi) и других характеристик конкретного производства (трудоемкости частоты обновления продукции и т. п.), которые можно отразить в коэффициентах уравнений.
) Например, такую диалоговую процедуру с помощью языка ТУРБО-ПАСКАЛЬ 7.0 школьник Алеша Леонов (15 лет) написал за полчаса, включая вполне приемлемые для практического использования элементы интерфейса.
388
На основе исследования уравнений типа (7.4) можно получить и некоторые общие рекомендации. Например, если средняя производительность универсального оборудования k намного выше произ-водительностей специализированного оборудования т и л, то практически все варианты решения будут получаться в пользу универсального оборудования. Однако легко проверить, что не только при k < т и k < п, но и при сравнимых производительностях результат может получиться и обратный, в зависимости от объемов выпускаемой продукции.
В рассмотренном примере использована просто идея отображения проблемной ситуации в виде развивающейся системы, лежащая в основе постепенной формализации задач, и ход решения направлялся с помощью некоторых рекомендаций типа "используй то, что знаешь", "не увлекайся перечислением", "не забывай возвращаться к формулировке задачи", "помни о цели" и т. п. Получив первые подсказки, ЛПР легко усваивают идею постепенной формализации и начинают сами предлагать приемы сокращения перебора и "выращивания" решения задачи.
Еще более интересные результаты можно получить, если, используя идею постепенной формализации, применить для ее реализации методы, направленные на активизацию интуиции специалистов, и менять формальные методы в процессе постановки и решения задачи. Пример реализации такой процедуры при разработке структуры обеспечивающей части АСУП будет рассмотрен в гл. 8.
Рассмотренные ситуации можно представить и в форме морфологического ящика, если бы решающий эту задачу выбрал метод морфологического моделирования.
Идея постепенной формализации задачи может быть реализована также в форме языка моделирования. Например, такие языки могут разрабатываться для систем автоматизации проектирования (АСПР) сложных технических изделий и комплексов; при разработке оргструктур и моделировании организационно-технологических процедур подготовки и реализации управленческих решений (см. гл. 8).