CC BY
18
МЕТОДОЛОГИЯ И ИНТЕРАКТИВНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ КОНЦЕПТУАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННО-ЭКОНОМИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ М.А. Ивлев, канд. техн. наук, доцент
Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева,
г. Нижний Новгород
Раскрыты факторы недостаточно эффективных механизмов адаптивного управления производственно-экономическими системами в условиях динамичной экономики и диктата потребителя. Предложена новая методология адаптивного управления, определенная как концептуальная и реализованная по интерактивной технологии. Приводится пример применения автоматизированной системы концептуального проектирования товаров и услуг
Введение и анализ проблем управления.
В условиях глобальных и динамичных преобразований в социально-экономических отношениях участников процесса производства-потребления повышение качества жизни населения зависит от уровня инновационной восприимчивости производственноэкономических субъектов, который в первую очередь определяется их адаптивным характером. Одной из наиболее совершенных и перспективных моделей необходимого сегодня адаптивного управления производственно-экономическими системами (ПЭС) является схема многоуровневой адаптации, предложенная Л.А. Растригиным [1]. Она предусматривает две последовательные процедуры: определение цели
управления и формирование соответствующих ей управляющих воздействий. Внедрение в практику управления этой схемы адаптивного управления ограничено следующими обстоятельствами.
Во-первых, если для технических систем разработаны формальные алгоритмы адаптивного управления, то в социально-экономической сфере решение аналогичной задачи найдено Л.А. Растригиным в виде многоуровневого алгоритма только для второй из указанных процедур [2]. Первая процедура выполняется эвристическими приемами с большим или меньшим успехом в зависимости от опыта и интуиции лица, принимающего решения (ЛПР), что обусловливает высокий риск принятия нерациональных управленческих решений. Здесь и далее под целью управления понимается ее расширенное толкование: вид деятельности производственной системы, вид продукции, структура и параметры продукции, точность реализации ее технических характеристик, а также цена и объемы выпуска. Такая структура цели управления позволяет определить процедуру ее формирования как концептуальное проектирование ПЭС.
Следствием отсутствия формализованной основы этой процедуры является неразвитость информационных технологий управления начальными стадиями разработки новой продукции - технологий, включающих эффективную обработку массивов исходных данных и предоставления ЛПР результатной информации - базы управленческих решений. Такую информацию, структура которой соответствует указанным выше компонентам цели, назовем результатной концептуальной информацией. Она, непрерывно корректируясь, должна предоставляться ЛПР не только на начальных стадиях жизненного цикла продукции (и/или предприятия), т.е. при проектировании, но и на
всем его протяжении вплоть до снятия конкретной модели продукции с производства (на всех этапах развития и существования предприятия).
Во вторых, реализация и второй из указанных процедур осуществляется в целом нерезультативно: сложившаяся практика управления ПЭС ограничена первыми уровнями алгоритма адаптации по Л.А. Рас-тригину. Это утверждение основано на анализе доминирующего в настоящее время подхода на основе методологии управления качеством (УК) продукции и системы менеджмента качества предприятий. Установим связь между этим подходом и реализацией многоуровневого алгоритма адаптации.
Несмотря на ряд адекватных адаптивному управлению декларируемых положений методологии УК ее практические инструменты развиты и широко применяются лишь для следующих целей: для обеспечения повторяемости технических характеристик деталей, сборочных единиц и изделий в целом при их производстве и для повышения надежности изделий и снижения ущерба от их отказов. Чем меньше отклонения характеристик от заданных в конструкторской документации параметров и чем надежнее конечная продукция, тем более совершенным оценивается ПЭС в целом. Этот вывод подтверждается анализом разработок международной группы IATF по развитию методологии УК, завершившихся выпуском стандарта QS-9000 и комплекта ссылочных Руководств по УК (наиболее близкое из них к теме работы - Руководство «Перспективное планирование качества продукции и план управления. APQP» [3]). Эти документы переведены и оформлены в 2001-2005г.г. в виде государственных стандартов РФ серии ГОСТ Р 51814. В них исключительное внимание сконцентрировано на развитии средств измерения технических характеристик продукции и технологических процессов, методов их статистического контроля. Закрепленные в этих стандартах практические методики УК обеспечили высокую эффективность в прошлом. Однако, они, являясь необходимыми, не достаточны сегодня - в условиях глобальной конкуренции и диктата потребителя, для обеспечения инновационного характера развития ПЭС. Стабилизация технологических процессов и совершенствование технических характеристик продукции в соответствии с указанными методиками УК не выходят за пределы начальных уровней алгоритма Л.А. Растригина.
Источниками ограниченного характера практических методик УК представляется, на наш взгляд,
укоренившийся подход к планированию ПЭС на основе парадигмы личного потребления, базовой категорией которой является функция полезности. В рамках этой теории каждый товар оценивается потребителем по назначению, количеству на рынке продаж и цене. Эта теория позволила создать эффективные методы управления предприятием как перерабатывающим комплексом, однако не позволяет выполнить ряд производственно-экономических расчетов планируемой деятельности предприятия в условиях дифференцированной олигополии и монополистической конкуренции [4].
Известен потенциально перспективный подход к описанию продукции как многоаспектного объекта [5]. Однако не показана его связь с задачами управления, он ограничен вербальным описанием, не структурирован до уровня математической модели и поэтому не получил дальнейшего развития и практического применения. Причина недооценки подхода видится в неадекватности определения и практического применения категории качество продукции как инварианта производственной системы. Его ограниченность наглядно диагностируется с помощью схемы многоуровневого адаптивного управления, на которой можно показать остановку (прекращение работы) алгоритмической процедуры до завершения полного цикла адаптивного управления (см. [6]). Налицо явное противоречие между принятым сегодня инвариантом качества продукции и алгоритмом многоуровневого адаптивного управления. Идентификации инвариантов различных систем посвящен ряд работ, однако даже в наиболее близкой из них [7], область определения инвариантов ограничена классическими информационными системами, не затрагивающими особенности социально-экономических объектов анализа.
И в заключение анализа проблемы адаптивного управления отметим, что применение информационных систем и технологий, обеспечивающее повышение эффективности функционирования и управления в технических приложениях, в процедурах адаптивного управления ПЭС сдерживается отсутствием адекватных концептуальных математических моделей продукции и предприятий, соответствующих всем стадиям их жизненных циклов. С другой стороны, актуальность их внедрения обусловлена информацио-логическим характером механизма управления в социально-экономической сфере, основной чертой которого является принятие управленческих решений ЛПР на основе результатной информации, которая должна иметь указанную концептуальную структуру. Такое принятие решений определим как концептуальное управление ПЭС.
Для разработки системы концептуального управления необходимо:
■ идентифицировать инвариант ПЭС, соответствующий всему циклу многоуровневой адаптации;
■ разработать математическую модель продукции, соответствующую современному механизму взаимодействия производителя и потребителя;
■ разработать модель ПЭС как самоорганизующейся адаптивной структуры, что позволит реализовать ее устойчивое развитие;
■ разработать интерактивную технологию анализа и проектирования продукции, работоспособную на всех, в том числе на ранних стадиях ее жизненного цикла;
Основные положения и реализация предлагаемого подхода.
Производственное предприятие рассматривается как открытая система, функционирующая и развивающаяся на основе информационного и овеществленного взаимодействия с потребителем [8]. Разработана многоуровневая модель механизма такого взаимодействия, абстрактной конструкцией которой выбрана аксиоматическая теория множеств [9]. Неформальной основой модели предложен инвариант качества жизни потребителей продукции [6], обеспечивший практическую реализацию принципа адаптивного управления Л.А.Растригина. Товар рассматривается как многоаспектной объект - носитель элементов качества жизни (КЖ) потребителей в определенном его сегменте. В соответствии с таким представлением продукции для нее предложена дискретная математическая модель в виде бинарной цепочечной структуры с управляемыми состояниями ее звеньев [10]. Варианты такого объекта, определенного как дифференцированная продукция (ДП), моделируются различными сочетаниями указанных состояний. Модель позволяет формализовать «сигнал обратной связи» в кибернетической схеме адаптивного управления предприятия. Механизм концептуального управления жизненным циклом ДП рассматривается как дискретная система. Её компоненты, связи и процессы описываются нечеткими шкалами: шкалой наименований и порядковой шкалой, позволяющих формализовать задачу моделирования в условиях неопределенности.
Указанные положения позволили структурировать механизм концептуального моделирования ДП в степени, достаточной для разработки интерактивной информационной технологии. Она реализована в информационной системе Концепт Дизайн (на рис.1 -рис.3 показаны ее экранные формы), выполняющей:
■ структурирование данных о предпочтениях потребителей продукции;
■ формирование вариантов продукции с расчетом и построением зависимостей параметров математической модели продукции от ее профиля;
■ определение лучших вариантов продукции по критериям разных стратегий управления с количеством вариантов - до 100;
■ идентификацию ключевых аспектов продукции в двоичном коде.
Файл Правка Вид Построение Справка
ша і зе ^ ^ і > й*__________________________________
Начальная страница || ЦИПС для наукоемких производств | Исходные данные | Журнал расчета || Г рафик і || Г рафик Р |
№ Название элемента качества Характеристика востребованности Характеристика включения Цена элемента качества
1 Базовое образование - СП О 1 1 80
2 Срок обучения - не более 4 лет 0,7 0,95 0
3 Распределение - до обучения 1 0,7 5
4 Производственная деятельность по профилю обучения 1 0,8 0
5 Выполнение производств, программы 1 0,75 0
6 Форма обучения • очная (интегрированная) 0,7 0,95 30
7 Подготовка по договору с Фирмой 0,5 1 0
8 Целевая довузовская подготовка 0,6 0,85 10
[ Создать ] [ Редактировать ] [ Удалить
Рис.1. Исходные данные для расчета оценок профилей программ целевой подготовки специалистов для
высокотехнологичных промышленных производств
| Начальная страница || ЦИПС для наукоемких производств | Журнал расчета 1 График. С | Г рафик Р |
Свойства проекта
в И
Проведение расчета
Дата создания
Дата последнего изменен..
Количество потребителей
Цена продукта
Количество элементов к
Количество вариантов рас... 25Б
Журнал расчета проекта
ЦИПС для наукоемких про...
Расчет проведен
05.03.2011 23:33:05 ОБ. 03.2011 0:13:57
| Да
Вариант № Вариант № Вариант № Вариант № Вариант № Вариант № Вариант № Вариант № Вариант № Вариант № Вариант № Вариант № Вариант № Вариант № Вариант № Вариант № Вариант № Вариант № Вариант № Вариант № Вариант № Вариант № Вариант № Вариант № Вариант № Вариант № Вариант №
1 Код-11111111 Е =
2 Код-11111110 ? =
3 Код-11111101 £ =
4 Код-11111100 Ї-
5 Код-11111011 5 =
6 Код-11111010 ? =
7 Код-11111001 £ =
8 Код- 11111000 5 =
9 Код-11110111 5 =
10 Код-11110110 5
11 Код-11110101 ї
12 Код-11110100 5
13 Код-11110011 і
14 Код-11110010 5
15 Код- 11110001 ї 1Є Код- 11110000 5 17 Код-11101111 5 10 Код-11101110 5
19 Код-11101101 5
20 Код-11101100 5
21 Код-11101011 5
22 Код-11101010 і
23 Код-11101001 5
24 Код- 11101000 ї
25 Код-11100111 і 2Є Код-11100110 і 27 Код-11100101 5
32,2193 0 = 39468.64 15,102 0 =27291.6 10,1096 0 = 39065,78 7,581 0 = 22743 10,1745 0 = 35356,39 4.788 0 = 18673.2 5,0873 0 =22256,94 2,394 0 = 11491,2 0 0 = 0 0 0 = 0 0 0 = 0 0 0 = 0 0 0 = 0 0 0 = 0 0 0 = 0 0 0 = 0 0 0 = 0 0 0 = 0 0 0 = 0 0 0 = 0 0 0 = 0 0 0 = 0 0 0 = 0 0 0 = 0 0 0 = 0 0 0 = 0 0 0 = 0
Рис.2. Спектр ^-оценок профилей программ целевой подготовки специалистов (в правой нижней части -фрагмент журнала анализа вариантов продукции с кодами лучших из них по ^-оценке).
в1 Свойства
Рис.3. Спектр D-оценок профилей программ целевой подготовки специалистов (в правой нижней части -фрагмент журнала анализа вариантов продукции с кодами лучших из них по D-оценке).
В отличие от предложенного в [11] «усеченного» концептуального анализа, Концепт Дизайн позволяет проанализировать все варианты проектируемых товаров и услуг. Концептуальное интерактивное проектирование выполняется на основе Концепт Дизайн по следующему алгоритму:
■ Составляется перечень элементов качества в порядке занесения в базу данных, как правило, начиная с наиболее массовых (в относительном количестве потребителей продукции) потребностей. Эта особенность является естественно присущей характеру формирования исходных данных.
■ Для каждого элемента вводятся следующие эмпирические данные: характеристика востребованности элемента КЖ, характеристика включения элемента КЖ в профиль продукции, цена элемента КЖ. Характеристика востребованности численно определяется как доля потенциальных потребителей, для которой данный элемент КЖ является обязательным в профиле продукции при ее выборе среди аналогичных. Для остальных потребителей отсутствие этого элемента не влияет на решение о приобретении продукции. В терминах теории нечетких множеств характеристика востребованности есть значение функции
принадлежности данного элемента КЖ к множеству элементов, составляющих сечение «качество» профиля продукции.
Характеристика включения элемента КЖ численно равна доле потребителей, которые имеют возможность его приобретения по цене его продуктовой реализации конкретной производственной системой (производителем). В терминах теории нечетких множеств характеристика включения есть значение функции принадлежности данного элемента КЖ к множеству элементов, составляющих сечение «доступность» профиля продукции.
■ Вариант продукции описывается двоичным кодом, разрядность которого определяется количеством рассматриваемых элементов КЖ, причем старший разряд соответствует элементу, занесенному первым в базу исходных данных, а младший - последнему в списке элементу.
■ Множество вариантов продукции генерируется путем полного перебора всех сочетаний включения или отсутствия в профиле продукции элементов
КЖ. Таким образом, код первого варианта - 11______1
соответствует «полному» профилю, включающему все рассматриваемые элементы КЖ. Код последнего
варианта - 00_0 соответствует вырожденной продукции, профиль которой не содержит ни одного из рассматриваемых элементов КЖ или (при ненулевой востребованности) неучтенному в исходных данных варианту применения, который влияет на привлекательность продукции.
■ Определяются лучшие варианты для двух стратегий управления ПЭС: стратегии максимальной доли рынка (по бикритериальной ^-оценке) и стратегии максимального дохода (по D-оценке). Структура вариантов описана двоичными кодами, расшифровка которого выполняется по журналу анализа Концепт Дизайн.
■ Принятие управленческих решений ЛПР о коррекции продуктовой линейки предприятия.
На рис. 1 - рис. 3 в приведенных экранных формах показан пример расчета £- и D-оценок для 28 вариантов профилей программ целевой заказной подготовки кадров для высокотехнологичных отраслей промышленности Нижегородского региона для конкретного момента времени в период 2005-2007 г.г. Они были сформированы и реализованы с участием автора как по вариантам, имеющим максимальные £-оценки (варианты №1,3,2), так и по вариантам с наибольшими D-оценками (варианты №65,67,66). Первые из них выполнялись по регулярным заказам крупных промышленных предприятий и их можно определить как «социальные», вторые - как «эксклюзивные» (по штучным заказам). По мере реализации целевых программ их профили оперативно корректировались для их соответствия изменяющимся запросам заказчиков.
Выводы.
Опытная эксплуатация пакета Концепт Дизайн показала, что предложенный подход обеспечивает реализацию интерактивной технологии управления, сочетающей преимущества алгоритмических и эвристических методов. Так, «предлагаемые» системой варианты профилей обучения позволяют ЛПР выбрать из них оптимальные по компромиссным критериям (например, с учетом интересов заказчика или ограниченности имеющихся ресурсов), гибко корректировать структуру профиля, цену и объем реализаций образовательных услуг в процессе их тиражирования для каждого сегмента рынка.
Представленную методологию можно трактовать как развитие целевого подхода к управлению на основе теории инвариантов, теории бинарных систем, а также ряда авторских модельных представлений производственно-экономических систем и их продукции [6,8-11]. Дискретный характер моделей дает возможность построения на их основе как автономных информационных систем, так и модулей комплексных интерактивных систем моделирования-
проектирования-изготовления продукции.
1. Растригин Л.А. Современные принципы управления сложными объектами. - М.: Сов. радио, 1980. - 232 с., ил.
2. Системный анализ и принятие решений: Словарь-справочник: Учебное Пособие для вузов/ Под редакцией В.Н. Волковой, В.Н. Козлова. - М.: Высшая школа, 2004 - 616 с.: иллюстрации.
3. Перспективное планирование качества продукции и план управления. APQP. Ссылочное руководство. Перевод с английского второго издания от июля 2008 г. - Н.Новгород: ООО СМЦ "Приоритет", 2010. - 108с.
4. Томпсон А., Формби Д. Экономика фирмы / Пер. с англ. - М.: ЗАО «Издательство Бином», 1998. -544с.: ил.
5. Lancaster K.J. A New Approach to Consumer Theory // Journal of Political Economy. 1966. Vol. 74. No. 2. P. 132-157.
6. Ивлев М.А. Инвариантные аспекты производственных систем в задаче адаптивного управления // Организатор производства, 2009, №4. - С. 84-89.
7. Дубровский Д.И. Сознание, мозг, искусственный интеллект: сборник статей. - М.: Evidentis, 2007. - 272с.
8. Ивлев М.А. Парадигма производства-потребления дифференцированной продукции // Перспективы науки, 2010, №5(07). - С. 109-113.
9. Ивлев М.А. Открытые производственные системы // Перспективы науки, 2010, №2(04). - С. 120-124.
10. Ивлев М.А. Бинарные цепочечные структуры как модели дифференцированной продукции // Бизнес-информатика, 2010, № 4(14). - С. 21-28.
11. Ивлев М.А. Расчет концептуальных параметров открытых производственных систем на основе бинарных моделей // Организатор производства, 2010, № 3. - С. 9-14.
Э 8-951-90-244-68
Ключевые слова: адаптивные системы, дифференцированная продукция, интерактивная технология, концептуальное проектирование и управление
Литература
