1.2. Основные понятия, принципы и методы автоматизации

Автоматизация в общем виде представляет собой комплект действий и мероприятий технического, организационного и экономического характера, который позволяет снизить степень участия или полностью исключить непосредственное участие человека в осуществлении той или иной функции производственного процесса, процесса управления.

Автоматизированная информационная технология (АИТ) представляет собой совокупность методов и способов сбора, передачи, накопления, хранения, поиска и обработки информации на основе применения средств вычислительной техники и связи /3/. Главной задачей современных информационных технологий организационного управления является своевременное предоставление достоверной, в необходимом количестве информации специалистам и руководителям для принятия обоснованных управленческих решений.

Автоматизированная информационная система (АИС) -- человеко-машинная система с автоматизированной технологией получения результатной информации, необходимой для информационного обслуживания специалистов и оптимизации процесса управления в различных сферах человеческой деятельности /3/.

Место АИС и АИТ в управлении экономическим объектом показано на Рис. 1.2. Проведение автоматизации работы экономических служб подразумевает построение на базе АИС некой автоматизированной системы управления. Автоматизированная система управления (АСУ) -- это система управления, построенная на основе приме-нения средств вычислительной техники, экономико-математичес-ких методов и информационных технологий /1/.

Массовое проектирование АИС потребовало разработки единых теоретических положений, методических подходов к их созданию и функционированию, без чего невозможно взаимодействие различных экономических объектов, их нормальное функционирование в сложном народнохозяйственном комплексе.

Научно-методические положения и практические рекомендации по проектированию автоматизированных систем в настоящее время сложились как основополагающие принципы создания АИС: системности, развития, совместимости, стандартизации и унификации, эффективности.

Принцип системности является важнейшим при создании, функционировании и развитии АИС. Он позволяет подойти к исследуемому объекту как единому целому; выявить на этой основе многообразные типы связей между структурными элементами, обеспечивающими целостность системы; установить направления производственно-хозяйственной деятельности системы и реализуемые ею конкретные функции. Системный подход предполагает проведение двухаспектного анализа, получившего название макро -и микроподходов.

При макроанализе система или ее элемент рассматриваются как часть системы более высокого порядка. Особое внимание уделяется информационным связям: устанавливается их число, выделяются и анализируются те связи, которые обусловлены целью изучения системы, а затем выбираются наиболее предпочтительные, реализующие заданную целевую функцию. При микроанализе изучается структура объекта, анализируются ее составляющие элементы с точки зрения их функциональных характеристик, проявляющихся через связи с другими элементами и внешней средой. В процессе проектирования АИС системный подход позволяет использовать математическое описание функционирования, исследование различных свойств отдельных элементов и системы в целом, моделировать изучаемые процессы для анализа работы вновь создаваемых систем.

Для АИС управления характерна многоуровневая иерархия с вертикально соподчиненными элементами (подсистемами). Преимущества иерархических структур способствовали их широкому распространению в системах управления. Так, иерархическая структура создает относительную свободу действий над отдельными элементами для каждого уровня системы и возможность различных сочетаний локальных критериев оптимальности с глобальным критерием оптимальности функционирования системы в целом. Она обеспечивает относительную гибкость системы управления и возможность приспосабливаться к изменяющимся условиям; повышает надежность за счет возможности введения элементной избыточности, упорядочения направлений потоков информации.

Практическое значение системного подхода и моделирования состоит в том, что он позволяет в доступной для анализа форме не только отразить все существенное, интересующее создателя системы, но и использовать ЭВМ для исследования поведения системы в конкретных, заданных условиях. Поэтому в основе создания АИС в настоящее время лежит метод моделирования на базе системного подхода, позволяющий находить оптимальный вариант структуры системы и тем самым обеспечивать наибольшую эффективность ее функционирования.

Принцип развития заключается в том, что АИС создается с учетом возможности постоянного пополнения и обновления функций системы и видов ее обеспечении. Предусматривается, что автоматизированная система должна наращивать свои вычислительные мощности, оснащаться новыми техническими и программными средствами, быть способной постоянно расширять и обновлять круг задач и информационный фонд, создаваемый в виде системы баз данных.

Принцип совместимости заключается в обеспечении способности взаимодействия АИС различных видов, уровней в процессе их совместного функционирования. Реализация принципа совместимости позволяет обеспечить нормальное функционирование экономических объектов, уменьшая транзакционные издержки, на макроуровне -- повысить эффективность управления народным хозяйством и его звеньями.

Принцип стандартизации и унификации заключается в необходимости применения типовых, унифицированных и стандартизированных элементов функционирования АИС. Внедрение в практику создания и развития АИС этого принципа позволяет сократить временные, трудовые и стоимостные затраты на создание АИС при максимально возможном использовании накопленного опыта в формировании проектных решений и внедрении автоматизации проектировочных работ.

Принцип эффективности заключается в достижении рационального соотношения между затратами на создание АИС и целевым эффектом, получаемым при ее функционировании.

Как правило, кроме основополагающих принципов для эффективного осуществления управления выделяют также ряд частных принципов, детализирующих общие. Соблюдение каждого из частных принципов позволяет получить определенный экономический эффект. Один из них -- принцип декомпозиции -- используется при изучении особенностей, свойств элементов и системы в целом. Он основан на разделении системы на части, выделении отдельных комплексов работ, создает условия для более эффективного ее анализа и проектирования.

Принцип первого руководителя предполагает закрепление ответственности при создании системы за заказчиком -- руководителем предприятия, организации, т.е. будущим пользователем, который отвечает за ввод в действие и функционирование АИС.

Принцип новых задач -- поиск постоянного расширения возможностей системы, совершенствование процесса управления, получение дополнительных результатных показателей с целью оптимизировать управленческие решения. Это может сопровождаться постановкой и реализацией при использовании ЭВМ и других технических средств новых задач управления.

Принцип автоматизации информационных потоков и документооборота предусматривает комплексное использование технических средств на всех стадиях прохождения информации от момента ее регистрации до получения результатных показателей и формирования управленческих решений

Принцип автоматизации проектирования имеет целью повысить эффективность самого процесса проектирования и создания АИС на всех уровнях народного хозяйства, обеспечивая при этом со-кращение временных, трудовых и стоимостных затрат за счет вне-дрения индустриальных методов. Современный уровень разработки и внедрения систем позволяет широко использовать типизацию проектных решений, унификацию методов и средств при подго-товке проектных материалов, стандартизацию подходов при проек-тировании отдельных элементов систем и подсистем.

Проблемы проектирования автоматизированных информаци-онных систем в экономике связаны, с одной стороны, с общими теоретическими основами развития экономики и конкретного эко-номического объекта (предприятия, организации, органа регионального управления и т.п.), а с другой -- со спецификой технологии компьютерной обработки данных. Поэтому рассмотренные базовые принципы дополняются организационно-технологическими, без которых невозможна разработка новых информационных технологий. К наиболее применяемым организационно-технологическим принципам создания АИТ относятся следующие.

Принцип абстрагирования заключается в выделении существен-ных (с конкретной позиции рассмотрения) аспектов системы и от-влечении от несущественных с целью представления проблемы в более простом общем виде, удобном для анализа и проектирова-ния.

Принцип формализации заключается в необходимости строгого методического подхода к решению проблемы, использованию формализованных методов описания и моделирования изучаемых и проектируемых процессов, включая бизнес-процессы функцио-нирования системы.

Принцип концептуальной общности заключается в неукоснитель-ном следовании единой методологии на всех этапах проектирова-ния автоматизированной системы и всех ее составляющих.

Принцип непротиворечивости и полноты заключается в наличии всех необходимых элементов во вновь создаваемой системе и со-гласованном их взаимодействии.

Принцип независимости данных предполагает, что модели дан-ных должны быть проанализированы и спроектированы независи-мо от процессов их обработки, а также от их физической структу-ры и распределения в технической среде.

Принцип структурирования данных предусматривает необходи-мость структурирования и иерархической организации элементов информационной базы системы.

Принцип доступа конечного пользователя заключается в том, что пользователь должен иметь средства доступа к базе данных, кото-рые он может использовать непосредственно (без программирова-ния).

Соблюдение приведенных принципов необходимо при выпол-нении работ на всех стадиях создания и функционирования АИС и АИТ, т.е. в течение всего их жизненного цикла.

Жизненный цикл (ЖЦ) -- период создания и использования АИС (АИТ), охватывающий ее различные состояния, начиная с момента возникновения необходимости в данной автоматизиро-ванной системе и заканчивая моментом ее полного выхода из употребления у пользователей /3/.

Жизненный цикл АИС и АИТ позволяет выделить четыре основные стадии: предпроектную, проектную, внедрение и функционирование. От качества проектировочных работ зави-сит эффективность функционирования системы. Поэтому каж-дая стадия проектирования разделяется на ряд этапов и преду-сматривает составление документации, отражающей результаты работы.

АСУ состоит из подсистем. Цель разбиения АСУ на подсистемы -- выделение крупных неоднородных элемен-тов для упрощения процессов проектирования, внедрения и эксп-луатации АСУ. Все подсистемы принято делить на две группы -- функциональные и обеспечивающие подсистемы.

Функциональные подсистемы выделяются в соответствии с уп-равленческими функциями, осуществляемыми на предприятии. В АСУ промышленным предприятием входят следующие подсистемы: уп-равление технической подготовкой производства, основным произ-водством, вспомогательным производством, материально-техничес-ким снабжением, технико-экономическим планированием произ-водства, бухгалтерским учетом, сбытом, кадрами, качеством вы-пускаемой продукции и услуг, финансами.

Обеспечивающие подсистемы предназначены для обеспечения решения комплекса задач функциональных подсистем. В состав обес-печивающих входят подсистемы технического, информационного, математического, программного и организационного обеспечения.

Подсистема технического обеспечения представляет собой комп-лекс технических средств, в который входят средства вычислитель-ной техники, оборудование для организации локальных сетей и под-ключения к глобальным сетям, устройства регистрации, накопле-ния и отображения информации.

Подсистема информационного обеспечения включает в свой со-став внешнее информационное обеспечение в виде входных и вы-ходных документов (в том числе и в электронном виде), используе-мых при решении функциональных задач, и внутреннее, ориенти-рованное на организацию базы данных самого предприятия.

Подсистема математического обеспечения включает математи-ческие методы, модели, алгоритмы, используемые при решении задач управления.

Подсистема программного обеспечения включает системное про-граммное обеспечение, прикладные программы для решения задач управления, а также другие программы, используемые на предпри-ятии.

Организационное обеспечение состоит из набора правил, инструк-ций, положений и других документов, регламентирующих функци-онирование АСУП.

При решении частных задач, связанных с управлением пред-приятием, широко используются ряд формализованных методов, которые в литературе иногда называются экономико-математичес-кими. Большая часть из них нашла применение в современных автоматизиро-ванных системах управления. Под экономико-математическими ме-тодами принято понимать комплекс формализованных математи-ческих методов, позволяющих находить оптимальные или близкие к ним решения экономических задач. Постановка задачи должна от-ражать существующие ограничения экономического характера. Для предприятий эти ограничения вытекают из ограниченности ресурсов или из внешних условий, в которых осуществляется их хозяй-ственная деятельность. Критерий оптимизации формализуется в виде целевой функции -- выражение, которое, исходя из поставлен-ной задачи, требуется максимизировать или минимизировать.

В роли критериев оптимизации на различных уровнях системы управления предприятием могут выступать, например, объемы про-даж, прибыль, суммарное отклонение времени выпуска от требуе-мого, уровень загрузки оборудования, суммарные затраты на производство и т. д.

Переменными в экономико-математических моделях являются управляемые параметры. При решении задач оп-тимизации переменными могут быть количество выпускаемых изде-лий, время запуска/выпуска, размеры партий, уровень запасов, время начала и окончания операций. Еще одной важной особенностью экономико-математических методов является то, что они могут быть мощным инструментом анализа экономической ситуации. С их по-мощью, например, можно быстро определить, что при заданных ограничениях допустимого решения не существует. Некоторые ме-тоды не ограничиваются получением оптимального решения. При сформированном плане они позволяют оценивать чувствительность оптимального плана к изменению внешних условий или внутренних характеристик деятельности предприятия.

Многообразие экономико-математических методов достаточно велико. В основу краткого анализа положен характер мате-матического аппарата.

Линейное программирование заключается в поиске оптимального решения для линейной целевой функции при линейных ограниче-ниях и ограничений неотрицательности переменных.

В терминах линейного программирования может формулировать-ся широкий круг задач планирования производства, финансовой деятельности, технико-экономического планирования, планирова-ния НИОКР. Особенность линейного программирования заключается в том, что с его помощью можно не только получить оптимальное реше-ние, но и успешно исследовать чувствительность полученного ре-шения к изменениям исходных данных. Результаты анализа на чув-ствительность имеют четкую экономическую интерпретацию.

Частным случаем линейного программирования является тран-спортная модель. Она получается естественным образом при форма-лизации задачи планирования перевозок, однако с ее помощью можно решать и другие задачи АСУ (назначение кадров на рабо-чие места, составление сменных графиков и др.). Специфическая структура ограничений задачи позволила разработать эффективные методы решения.

Важное место в АСУ принадлежит методам дискретного про-граммирования, которые ориентированы на решение задач оптими-зации с целочисленными (частично или полностью) переменными. Требование целочисленности во многих задачах управления произ-водством выступает на первый план, если речь идет, например, об определении оптимальной программы выпуска изделий, число ко-торых должно быть целым. Частным случаем задач дискретного про-граммирования являются задачи с булевыми переменными (0 или 1), т. е. задачи выбора одного из двух вариантов решений для каждо-го объекта (число объектов может быть велико). В качестве примера можно указать задачи размещения оборудования, формирования портфеля заказов и т. п.

Для решения задач дискретного программирования разработаны различные алгоритмы, в том числе комбинаторные и случайного поиска.

Модели стохастического программирования описывают ситуации, в которых элементы модели являются случайными величинами с известными функциями распределения. Для задач линейного про-граммирования подход к решению заключается в сведении исход-ной задачи к детерминированному виду.

Сетевые модели и методы применяются там, где есть возмож-ность четко структурировать управляемый процесс в виде графа, описывающего взаимосвязи работ, ресурсов, временных затрат и т. п. Разработан ряд методов решения задач на сетевых моделях по определению критического пути, распределению ресурсов.

Динамическое программирование представляет собой многошаго-вый процесс получения решения оптимальной задачи. Наиболее ес-тественной выглядит формализация динамических задач, однако этот метод успешно может применяться и для статических задач, если удается разбить решение исходной задачи на этапы. Серьезным ог-раничением применения метода динамического программирования является размерность задач. Если размерность велика, то необходи-мо запоминать большой объем промежуточной информации. Прак-тически, решение задач оптимизации возможно для систем, имею-щих размерность не выше трех.

Многокритериальные модели отражают один из видов неопреде-ленности в задачах поиска оптимальных решений -- неопределен-ность целей. Эти модели и методы чрезвычайно перспективны, по-скольку многие задачи планирования в АСУ могут и должны рас-сматриваться как многокритериальные. Этот подход позволяет оптимизировать получаемые решения по комплексу критериев, отра-жающих экономический, технологический, социальный, экологи-ческий и другие аспекты деятельности предприятий.

Математическая статистика в АСУ применяется для реше-ния задач анализа и прогнозирования экономических и социальных процессов на предприятиях, создания и корректировки норматив-ной базы. Наиболее часто применяются методы: расчета статических характеристик, корреляционного, регрессионного и дисперсионного анализа.

Теория управления запасами позволяет определять уровни запасов материалов, полуфабрикатов, производственных мощностей и дру-гих ресурсов в зависимости от спроса на них.

Теория расписаний представляет собой методологическую основу для решения задач упорядочения последовательности работ. При этом учитываются структура и параметры технологического процесса. Для решения задач, сформулированных в терминах теории расписаний, используют методы моделирования на основе приоритетов.

Эвристические методы получили в АСУ достаточно широкое распространение, и дальнейший прогресс в этом направлении свя-зан с разработкой и внедрением экспертных систем. Экспертные системы позволяют накапливать базы знаний о производственном процессе, об эффективных управляющих решениях и на этой осно-ве предлагать рациональные решения задач, слабо поддающихся формализации.

Круг экономико-математических моделей и методов чрезвычай-но широк. Их применение сдерживается затрудненностью адекват-ного описания производственного процесса, получения решений в условиях высокой размерности задач, а также отсутствием необхо-димой для этого случая квалификации управленческого персонала.

Процесс управления в условиях функционирования автоматизированных информационных систем основывается на экономико-организационных моделях, более или менее адекватно отражающих характерные структурно-динамические свойства объекта. Адекватность модели означает прежде всего ее соответствие объекту в смысле идентичности поведения в условиях, имитирующих реальную ситуацию, поведение моделируемого объекта и части существенных для поставленной задачи характеристик и свойств. Безусловно, полного повторения объекта в модели быть не может, однако несущественными для анализа и принятия управленческих решений деталями можно пренебречь.