Размещено на http://www.allbest.ru/

«Офисные автоматизированные технологии»

План

• Введение
• 1. Работа с текстами
• 2. Подготовка публикаций с использованием редакционно-издательских систем
• 3. Работа с электронными таблицами
• 4. Работа с базами данных
• 5. Управление производством и уровнем запасов
• 6. Математические методы в управлении
• 7. Моделирование - источник информации
• 8. Исследование операций
• 9. Линейное программирование
• 10. Имитационное моделирование
• 11. Управление в условиях неопределенности
• 12. Системы массового обслуживания
• 13. Контроль надежности
• 14. Применение локальных и глобальных сетей в офисных технологиях
• Заключение
• Литература
• Введение
• Процесс решения практических задач в офисе обычно из четырех основных этапов, на каждом из которых решается обобщенная задача, порождаемая одним из основных вопросов:
• 1) что? - определение смыслового содержания работы;
• 2) как? - выбор подхода к решению задачи;
• 3) чем? - выбор используемых ресурсов;
• 4) каким образом? - определение способа (конкретной последовательности) действий.
• Эти четыре этапа составляют по существу концептуальное содержание менеджмента, поскольку, как сформулировал известный английский консультант по управлению М.Вудкок, “менеджмент занимается эффективным решением проблем”. Приведенная последовательность анализа типична для любой проблемной области человеческой деятельности, независимо от ее простоты или сложности, общности или частности, абстрактности или конкретности. В приложении к наблюдающейся в нашей стране “повальной” компьютеризации содержание четырех упомянутых проблем конкретизируется следующим образом;
• что? - повышение эффективности работы (производительности персонала учреждения или предприятия);
• как? - автоматизацией (не) производственных процессов;
• чем? - подходящей персональной компьютерной техникой;
• каким образом? - приобретя персональные компьютеры и необходимое программное обеспечение, а также обучив персонал работе с ними.
• Если что и есть “магического” в компьютере, так это способность хранить и перерабатывать большие объемы информации, оперировать в течение нескольких секунд с тысячами строк текста или чисел, чрезвычайно быстро применяя их в той или иной форме и не допуская ошибок (кроме “запрограммированных” пользователем). Компьютеры могут выполнять такие требующие больших затрат времени процедуры, как вычерчивание графиков, массовые однотипные расчеты или подготовка объемной документации, освобождая пользователя от трудоемкой и рутинной работы и во много раз ускоряя ее выполнение.
• Как видно, возможности вычислительных машин велики, однако раскрываются они только при полноценном их использовании. Итак, основными достоинствами компьютера являются:
• - запоминание и хранение огромных массивов данных,
• - быстрая обработка большого объема данных,
• - возможность работать с текстовой, числовой либо графической информацией,
• - высокая скорость выполнения разнообразных и трудоемких вычислений,
• - подготовка любой текстовой (и графической) документации
• - и многое другое.
• Любой компьютер представляет собой комплекс аппаратно-программных средств, вследствие чего задача выбора ПК вместе со средствами его обеспечения и поддержки подразумевает ее комплексное решение.
• Персональный компьютер включает в себя аппаратное и программное обеспечение. Аппаратное обеспечение - это физические составные части компьютера, т. е. то, что “можно потрогать руками”. Программное обеспечение управляет всей работой аппаратных средств и может быть совершенно разным для одного и того же компьютера. Заметим, что без программного обеспечения ПК остается мертвой конструкцией.
• 1. Работа с текстами
• По некоторым данным, около 90% компьютеров в учреждениях используются в настоящее время для подготовки текстовой документации, т.е. в качестве своеобразных “мощных” пишущих машинок. Безусловно, такая ситуация обусловлена не в последнюю очередь слабым развитием автоматизации подготовки и обработки документации и содержащейся в ней информации. В ближайшее время на первый план, скорее всего, выйдет управление данными, но подготовка и обработка текстов все равно останутся одной из важных сторон любой конторской работы. Это подтверждается как увеличением числа текстовых редакторов на рынке программного обеспечения, так и тем, что в той или иной форме они включаются практически во все разрабатываемые программные средства, используемые для работы с данными.
• Редакторы текстов удобны прежде всего тем, что позволяют даже при подготовке объемной документации постоянно работать с текстом в его “сыром” виде. Под этим понимается то, что ПК, оснащенный программой редактора текста (иначе называемой текстовым процессором), позволяет чрезвычайно быстро готовить тексты, по ходу работы внося нужные изменения или дополнения, исправлять ошибки независимо от того, где они обнаруживаются, мгновенно дублировать повторяющиеся элементы, находить нужное место в тексте, варьировать его формат и многое другое, вплоть до сквозной автоматической орфографической проверки текстов очень большого объема. Понятно, что никакие пишущие машинки не обладают такими возможностями и поэтому ПК оказывается самым удобным средством подготовки любой текстовой документации: от писем до книг. Кроме того, за последнее время для текстовых редакторов разработаны десятки разнообразных шрифтов и гарнитур, что вместе с возможностями принтеров позволяет придавать тексту практически любое графическое оформление, на которое хватает фантазии. В таком случае ПК с текстовым процессором по возможностям приближается к небольшой типографии, расположенной на столе.
• Для того чтобы в сжатой форме представить возможности текстовых процессоров, приведем перечень основных характеристик, по которым проводится их сравнение:
• - обработка текстов большого объема (в миллионы знаков),
• - работа с блоками текста,
• - автоматическое форматирование строк с выделением абзацев,
• - автоматическая разбивка на страницы заданной длины,
• - работа в режиме множественных страниц,
• - поиск и замена по образцам,
• - фоновая печать (одного текста во время работы с другим),
• - набор шрифтов и гарнитур, математическая символика,
• - графические элементы или средства псевдографики,
• - работа с многоуровневыми строками (над- и подстрочные индексы, математические формулы и пр.),
• - наличие встроенного словаря и его объем,
• - проверка орфографии (в том числе в процессе написания),
• - задание типовых макроопераций (несколько за одну команду),
• - совместимость по форматам с другими редакторами или преобразование формата записи,
• - работа в режиме электронной почты (расчет стандартных и сводных параметров для документов),
• - настройка на работу с принтерами разных типов и семейств,
• - наличие встроенного справочного руководства и т.п.
• Редакторы текста различаются как по своим функциональным возможностям, так и по требованиям к объему памяти и к компьютеру в целом. Впрочем, многие системы подготовки текстов предъявляют не такие серьезные требования к ПК, как некоторые прикладные программы других типов. Для программ, не требующих большой вычислительной мощности (например, Лексикона), вполне подходит ПК на базе процессора 8086 с одним НЖМД небольшой емкости (даже не более 20 Мбайт) и одним НГМД или даже только с двумя НГМД (хотя обычно это неудобно). Цена на такие ПК достаточно умеренная.
• Говоря о работе с редакторами текстов, нельзя не сказать о программах-словарях. Такие программные пакеты особенно полезны для организаций, работающих в контакте с иностранными фирмами или с документацией на иностранных языках. Основной смысл их использования заключается в получении оперативной справки относительно значения того или иного слова непосредственно в процессе работы с текстом. Обеспечивается это за счет так называемой резидентности словаря - будучи загружен в ОЗУ ПК в начале работы, словарь как бы остается там во время обработки в ОЗУ текущего текста и его можно вызвать на экран, не выходя из программы редактора.
• В настоящее время разработано несколько достаточно эффективных программ-словарей, таких как Лингва, Джинн, Трансфер и WordBox, различающихся объемом и функциональными возможностями. В число их основных характеристик входят следующие:
• - наличие двуязычного словаря (для прямого и обратного перевода, например англо-русского и русско-английского),
• - объем словарей на каждом из языков,
• - наличие специализированных словарей (например, коммерческой или технической терминологии),
• - возможность дополнения или редактирования словаря,
• - организация словарной базы и скорость поиска,
• - возможность подстрочного перевода.
• Существуют и специализированные издательские пакеты для подготовки и оформления печатных материалов, например Aldus PageMaker, FrameMaker, DesignStudio, Ventura Publisher и др.
• 2. Подготовка публикаций с использованием редакционно-издательских систем
• Теоретически подготовка публикаций с применением редакционно-издательских систем (РИС) преобразует любое учреждение в издательский центр. Идея состоит в том, чтобы система позволяла менеджерам опробовать различные отпечатанные корпоративные сообщения и получить реальное представление о том, как они могут выглядеть, если не привлекать художников-графиков, наборщиков и мастеров по печати.
• Например, копия брошюры, записанная с помощью вашего пакета подготовки текстов, может быть вызвана на видеоэкран (дисплей). Используя пакет РИС, вы можете электронными средствами манипулировать текстом, изменять начертание шрифта и располагать текст в требуемом положении на странице. Некоторые программы РИС позволяют вам рисовать изображения и линии и даже использовать фотографии, которые можно перенести в компьютер с помощью сканера. Как только кадр оказался в компьютере, его можно сохранить, вызвать на видеоэкран, передвинуть в нужное положение, сделать большим или меньшим.
• Если вы удовлетворены внешним видом, вы можете отпечатать высококачественные копии на лазерном принтере, с тем чтобы послать изображение на литографию, или, для получения малых серий, использовать лазерный принтер с целью изготовления множества копий.
• Эти так называемые системы типа “рабочий стол” могут помочь малому предприятию отвечать постоянно меняющимся требованиям к распечатке. Например, если вы регулярно помещаете в газетах рекламные объявления и они изменяются в зависимости от ассортимента товаров, которым вы располагаете для продажи, вы можете составить ваше собственное объявление в таком виде, в каком вы хотите поместить его в газету. Это избавит наборщиков газеты от необходимости выбирать компоновку и от возможных ошибок (кроме ваших собственных!). Недостаток в использовании системы РИС заключается в том, что требуются большие затраты времени на овладение ими, и очень немногие предприятия располагают необходимым временем, так как должны выполнять много других задач. И все же знание РИС может стать именно тем критерием, на основании которого вы будете принимать на работу новое пополнение.
• Другой фактор, который необходимо учитывать, состоит в том, что необходимо закупать более дорогие микро-ЭВМ. Лазерный принтер дает наилучшие результаты при использовании системы РИС, и маловероятно, что вам удастся купить его дешево. Кассеты с красящей лентой для принтера тоже дорогие. Поэтому вы должны все хорошо взвесить, прежде чем принять решение об использовании РИС. Существуют другие области применения компьютеров, имеющие более высокий приоритет, и, может быть, дешевле воспользоваться услугами хорошего проектировщика графических работ и компетентного специалиста в сфере набора и печати либо одного из быстро развивающихся консультативных центров, который специализируется на создании РИС-продуцируемого материала для коммерческой деятельности.
• 3. Работа с электронными таблицами
• электронный моделирование линейный программирование
• Электронные таблицы представляют собой инструментальные средства, удобные прежде всего для выполнения табличных вычислений, таких, которые составляют основу бухгалтерской или кадровой учетности. Они предназначены для организации множественных (и взаимозависимых) массивов числовой информации в виде протяженных таблиц со многими колонками, числа в которых связаны некоторой функциональной зависимостью. Сами таблицы заполняются преимущественно посредством пересчета с помощью формул различной сложности значений, находящихся в одних колонках, в значения, помещаемые в другие колонки (кроме тех, которые заполняет исходными данными сам пользователь). Результирующая табличная информация сохраняется и воспроизводится в той же форме; как правило, столбцы имеют буквенные обозначения, а строки - цифровые, эти обозначения служат одновременно для поиска нужного элемента или группы элементов. Подобная организация была типична для всех электронных таблиц, начиная с Lotus 1-2-3, VisiCalc, SuperCalc и др., но в настоящее время обозначения для строк и столбцов могут иметь вид обычных идентификаторов (наименований, задаваемых пользователями). Наличие “категориального” деления позволяет придавать компонентам таблиц аттрибутивные характеристические признаки (описания типа информации), как это сделано, например, в пакете lmprov.
• Сведения, содержащиеся в электронной таблице, могут быть представлены в графической форме, и поэтому большинство пакетов, предназначенных для работы с электронными таблицами, такие, как Lotus 1-2-3, SuperCalc, QuattroPro, содержат средства деловой графики. Они позволяют строить разнообразные диаграммы, графики и т.п., повышая наглядность представления информации. Если необходимо отображать таблицы в цвете, то монитор должен иметь графический режим и управляться видеоадаптером EGA или VGA.

4. Работа с базами данных

Базы данных предназначены для записи, хранения, модификации, сортировки и оперативного поиска комплексной систематизированной информации в виде тематически связанной совокупности данных. Типичными примерами такой информации являются полные адресные данные, сведения по деловым или торговым контактам, характеристики разнообразной продукции или товаров, кадровый учет в учреждениях, данные по техническому составу или материальным ценностям и т.п. Практическое применение баз данных заключается обычно в поиске и выделении некоторого подмножества объектов (из общей совокупности) по заданным признакам. К примеру, если есть база данных по принтерам, то можно выявить, какие принтеры выпускает та или иная фирма или перечислить все модели лазерных принтеров с разрешением не менее 500 точек/дюйм и т.п. В настоящее время базы данных как универсальные средства хранения и обработки данных применяются в самых разных отраслях. В число популярных программных пакетов такого рода входят базы данных dBASE III+, dBASE IV, Paradox, R:base, Clipper, FoxPro и другие (правильнее подобные пакеты называть СУБД - системы управления базами данных).

Своеобразной разновидностью баз данных являются достаточно популярные программы, называемые программами управления личной информацией (PIM). Эти программы способны значительно повысить эффективность работы делового человека просто за счет упорядочения и автоматизации неизбежных для него рутинных процедур, позволяя уделять больше внимания содержанию работы, нежели ее организации. Такие программные пакеты выполняют следующие функции, по которым, собственно, и оценивается их уровень:

- календаря,

- телефонного/адресного справочника,

- организации перечня текущих дел и его упорядочения,

- выделения списка срочных дел,

- организации файлов текущих задач,

- организации картотеки и ее упорядочения,

- слежения за датой и временем,

- электронной почты,

- выполнения автоматического телефонного набора,

- выдачи предупреждающих сигналов и сообщений.

В некоторые пакеты включаются также словари, средства подготовки документации небольшого объема (писем, отчетов и т.п.) и управления файлами. Следует отметить, что программных пакетов PIM, одновременно реализующих все перечисленные функции, пока нет. В число наиболее известных программ управления личной информацией входят ActiveLife. askSam, InfoSelect, Instant Recall, MemoryMate, PackRat, Who-What-When и YourWay.

СУБД стали незаменимыми инструментами обработки и упорядочения больших объемов информации, предназначенной для длительного хранения и оперативного использования. Поэтому неудивительно, что за последнее время появилось очень много отечественных разработок баз данных для материально-технического учета и снабжения, канцелярий, делопроизводства и кадровых служб. Они реализованы на основе таких популярных СУБД, как Clipper, dBase и Paradox.

Директор малого или крупного предприятия нуждается в удобном хранилище деловой информации, из которого он мог бы мгновенно черпать необходимые данные, не прерывая планерки или телефонного разговора. Делопроизводителю не хватает сил и времени, чтобы без конца рыться в шкафах, переполненных папками входящих-исходящих документов, кочующих в направлении шкаф-стол и обратно, и то и дело их перелистывать. Бухгалтер давно уже зарылся в ведомостях, договорах, платежных требованиях и прочих бумагах, заполняя одни и те же таблицы бесконечным стадом цифр, а пальцы его к вечеру немеют от “долбежки” на калькуляторе. Секретарша, проклиная тот день, когда села за пишущую машинку, в который раз перепечатывает срочный документ, испорченный из-за десятка ерундовых опечаток. А материально-техническая служба, а кадровики, а плановики, а комплектация...

Что делать, - время, когда для “бумажной” работы хватало карандаша и бумаги, безвозвратно прошло. Первыми ощутили это научно-технические работники, однако сейчас двумя важнейшими условиями успеха любого дела являются СКОРОСТЬ и ТОЧНОСТЬ. Именно в этом (и только в этом) ПК превосходит человека.

5. Управление производством и уровнем запасов

Другой сферой при обсуждении вопросов компьютеризации является управление уровнем запасов. Аспекты менеджмента в отношении управления производством и запасами раскрываются в пособиях “Управление производством” и “Контроль запасов”, однако информация, касающаяся физического регулирования запасов, может быть весьма эффективно организована с использованием компьютера. Если вы занимаетесь производством, то компьютер может помочь контролировать информацию о сырье (ввозе или запасах) и готовой продукции (вывозе или выпуске товаров). Компьютер также может вести вашу главную книгу сбыта для осуществления текущего контроля за уровнем запасов готовых товаров и давать своевременное предупреждение в том случае, если вы, например, собираетесь превысить максимальный уровень продажи. Вы можете даже возложить на компьютер задачу определения необходимости увеличения запасов сырья для удовлетворения новых производственных требований. Компьютеры могут обеспечить людей, отвечающих за планирование и отчетность на вашем предприятии, высококачественной информацией, которая поможет ускорить выполнение операций по составлению счетов, контролю за долгами, платежами и покупками, которые было бы невозможно осуществить на столь высоком уровне с применением только лишь систем ручной обработки данных.

Потенциальные возможности компьютеров для существенного усовершенствования сфер деятельности вашего предприятия выходят за пределы таких функций, как запись и контроль. Как объясняется более подробно в пособии “Организация розничной торговли", компьютер, соединенный с кассовым аппаратом - часто с возможностью непосредственного считывания описания и цены продукта при помощи лазерного устройства чтения штрихового кода, - обеспечивает вас мгновенной информацией о целесообразности продажи данного изделия, которая может быть использована для принятия финансовых, маркетинговых, закупочных и административных решений. К сожалению, главным образом только крупные розничные торговые объединения полностью используют потенциальные возможности компьютера в этой системе. Мелкие производители с большой неохотой пользуются существующей автоматизированной технологией не только для разработки новой продукции, но также непосредственно при изготовлении мелких партий заказной продукции. Если вы работаете в сфере производства, постарайтесь узнать как можно больше об использовании компьютеров при разработке и производстве вашей продукции. Система автоматизированного проектирования (САПР) позволяет вам не только испытать новые разработки, не затрачивая время и деньги на отвергнутые варианты, но также вычислить начальные расходы по выбору каждой новой разработки. (Предел мечтаний - это чтобы ваш компьютер общался по телефону непосредственно с компьютером вашего поставщика, и между собой они решали ваши проблемы, в то время как вы и ваш поставщик чудесно проводите время после полудня за игрой в гольф.)

Но знайте, что сложные функции ЭВМ предполагают наличие чрезвычайно изощренного программного обеспечения, с тем чтобы не было неожиданных для вас ситуаций. Кроме того, с применением автоматизированной системы управления производством (АСУП) сложные функции ЭВМ могут быть ограничены довольно дорогостоящими машинами. Вся система АСУП в конечном счете может быть крайне эффективной в отношении стоимости, но неизбежно возникнут и проблемы начального периода. Чем более усложнено программное обеспечение, тем больше времени потребуется для его внедрения в методы вашей работы. Поэтому тщательно продумайте ваши потребности до принятия мер по компьютеризации вашего производства или контроля над уровнем запасов. Вначале убедитесь в том, что существующая система ручной обработки эффективна и проста для понимания.

В общем случае управление - это такая организация какого-либо процесса, которая ведет к достижению поставленной цели.

Следовательно, для управления нужно знать цель и возможные пути ее достижения. Таким образом, управление всегда основано на информации. Кроме информации о цели нужна также информация о фактическом ходе процесса. Исходя из информации о том, что должно быть и что фактически имеется, т.е. об отклонении текущего состояния от заданного, человек-оператор принимает решение, как следует дальше проводить процесс: оставить ли все без изменения или что-то изменить, в частности повернуть рулевое колесо влево или вправо.

Даже в простейших случаях, когда казалось бы нет никаких измерительных приборов и специальных источников информации, все равно управление происходит на основе тех данных, которые человек, осуществляющий управление, получает от своих органов чувств. Довольно часто эти данные он получает подсознательно. Например, квалифицированный рабочий, работающий на токарном или любом другом станке, если уловит увеличение вибраций, услышит дополнительный шум или почувствует запах горелого, сразу поймет, что станок перегружен и надо срочно изменить режим работы во избежание аварии. И самая первая его реакция - остановить станок.

Но развитие машин, увеличение их размера и мощности, скорости движения и производительности, а также связанное с этим общее усложнение производственного процесса неминуемо приводят к тому, что становится необходимым освобождение человека и от управления, т.е. автоматизация производства.

Автоматизацией называют такое развитие производства, при котором непосредственное управление человеком работой машин заменяется действием специальных автоматических устройств. В автоматизированном производстве человек-оператор лишь на всякий случай контролирует ход процесса и иногда может вмешаться в управление, если возникнет какая-либо непредвиденная ситуация.

Если механизация была призвана облегчить физический труд человека, то автоматизация, совершенствуя выполнение этой задачи, имеет целью облегчить также умственный труд человека. Облегчая труд человека, повышая культуру труда в сфере производства и сглаживая различие между физическим и умственным трудом, автоматика в то же время значительно повышает производительность труда. Мощным стимулом автоматики является экономия, получаемая от увеличения интенсивности производства и улучшения качества продукции.

Система управления в отличие от производственной системы, которой она управляет, сама ничего не производит, не вырабатывает энергии и не изменяет свойств исходных материалов, она только перерабатывает информацию.

Система управления ведет сбор информации, осуществляет ее хранение, упорядочение и преобразование из одной формы в другую.

Выбрать “правильную” цель конструирования важнее, чем сконструировать саму “правильную” систему, так как “неправильная” система - это не лучшая и не оптимальная система, но которая все-таки выполняет поставленные цели, хотя, может быть, и не самым совершенным образом. Если же выбрана неправильная цель, то система будет не та, которую ожидает общество: как бы совершенна и удачна ни была ее конструкция, она не будет соответствовать предъявляемым требованиям, т.е. цель окажется невыполненной.

Для выбора цели имеются научно обоснованные методы, которые могут помочь при определении и которые можно использовать для их четкой формулировки и выяснения предпочтения одних целей перед другими. В основе всех таких методов лежит анализ и использование математических моделей.

Анализируя с помощью математических моделей положения, возникающие в результате задания тех или иных целей (иными словами, проигрывая различные ситуации на моделях), можно выяснить потребности в ресурсах, необходимых для достижения целей, изучить возможности использования различных методов организации процесса (управления) и получить другую информацию, позволяющую, во-первых, отбросить цели, не реальные для выполнения, и, во-вторых, определить взаимное предпочтение целей, т.е. в конечном счете сделать обоснованный выбор цели.

Системный анализ - это совокупность научных методов и практических приемов решения сложных проблем: технических, экономических, естественных, социально-политических и т.д.

Характеризуется системный анализ не использованием новых физических явлений и не специфическим математическим аппаратом, а в первую очередь упорядоченным и логически обоснованным подходом к решению проблемы. Он служит способом упорядочения и более эффективного использования знаний, опыта и даже интуиции специалистов в процессе постановки целей и принятия решений по возникающим проблемам.

На схеме процесса формулирования цели и выработки управляющих воздействий (см. рис. 1.1) функции “босса” определяются верхней частью. Босс ставит цели и выделяет ресурсы, необходимые для ее достижения. (Мисс Яна выражается проще: “Босс дает деньги и говорит, что он хочет”.) Теперь наступает очередь менеджера, который должен организовать работу по выполнению задания наилучшим образом. Функции менеджера характеризуются нижней частью схемы.

Прежде всего менеджер должен выработать базовую концепцию. Концепция - это общее представление, основное понятие, можно сказать, первичная идея, определяющая принцип действия и метод реализации той системы, которая будет обеспечивать достижение поставленной цели. Иными словами, первой обязанностью менеджера является определение общей стратегии предприятия.

6. Математические методы в управлении

Один из мощных инструментов анализа, которым располагают люди, ответственные за управление сложными системами, - моделирование. Модель является представлением реального объекта, системы или понятия (идеи) в некоторой форме, отличной от формы их фактического реального существования. Обычно модель служит средством, помогающим в объяснении, понимании или совершенствовании системы. Модель какого-либо объекта может быть или точной копией этого объекта (хотя, возможно, и выполненной в другом масштабе или из другого материала), или отображать некоторые характерные свойства объекта в абстрактной форме, в частности, в виде математической модели.

Анализ математических моделей дает в руки менеджеров, управляющих и других руководителей эффективный инструмент, который может использоваться для предсказания поведения систем и сравнения получаемых результатов. Таким образом, моделирование позволяет логическим путем прогнозировать последствия альтернативных действий и достаточно уверенно показывает, какому из них следует отдать предпочтение. Применение моделей дает руководителям и менеджерам метод, повышающий эффективность их суждений и интуиции.

Поскольку для достижения цели практически всегда существует несколько путей (имеется ряд вариантов), а двигаться можно только по какому-то одному, необходимо выбрать оптимальный вариант, т.е. самый удачный путь. Таким образом, еще одна особенность задач управления - это необходимость выбора оптимального варианта, или, как принято говорить, необходимость принятия решения о наиболее целесообразной линии поведения. Именно в этом заключается оптимальное управление.

Для определения лучшего варианта решения из числа возможных пользуются критерием эффективности, или целевой функцией. Несмотря на сходство в названиях, назначение целевой функции не в том, чтобы заменить цель, а в том только, чтобы выяснить предпочтение тому или иному пути достижения основной цели системы.

Экстремальное регулирование режимов. В частном, но на практике очень часто встречающемся случае оптимальный ход процесса может соответствовать максимальному или минимальному (в общем случае говорят экстремальному, т.е. какому-то предельному) значению регулируемой величины. При этом определяется экстремум (максимум или минимум) функции, зависящей от одной или нескольких переменных (параметров процесса).

Эффективное руководство предприятием. Для достижения поставленной цели предприятию требуются материалы, оборудование, энергия, квалифицированная рабочая сила и др. Короче говоря, нужны различные ресурсы. Конечно, каждое предприятие такими ресурсами располагает, но общие запасы ресурсов всегда ограничены. Поэтому возникает очень важная задача - выбор оптимального варианта, обеспечивающего достижение цели с минимальными затратами ресурсов. Таким образом, эффективное руководство производством подразумевает такую организацию процесса, при которой не только достигается цель, но и получается экстремальное (минимальное или максимальное) значение некоторого критерия - показателя эффективности:

K=f(х1, х2, ..., хn, )-> min.

Нахождение максимума ничего не меняет по существу, надо только всюду изменить знаки на противоположные. Функция К является математическим выражением результата действия, направленного на достижение поставленной цели, поэтому ее и называют целевой функцией.

Функционирование сложной производственной системы всегда определяется большим числом параметров. Для получения оптимального решения часть этих параметров нужно обратить в максимум, а другие - в минимум.

Возникает вопрос: существует ли вообще такое решение, которое наилучшим образом удовлетворяет всем требованиям сразу? На него можно сразу и с полной уверенностью ответить: нет! Такого решения не имеется.

Если что-то имеется, то только в тривиальном случае, который в силу своей очевидности не вносит никаких проблем для принятия решения и потому не представляет интереса ни для теории, ни для практики. На практике решение, при котором какой-либо один показатель имеет максимум, как правило, не обращает другие показатели ни в максимум, ни в минимум. Поэтому употребляемые выражения вроде:

Достичь максимальной эффективности при минимальных затратах, или получить продукцию наивысшего качества с наименьшей стоимостью

при внимательном рассмотрении представляют собой не более чем красивые фразы. Правильнее было бы сказать:

Достичь заданного эффекта при минимальных затратах. Или достичь максимального эффекта при заданном уровне затрат.

Точно так же можно потребовать:

Получить продукцию наивысшего качества при той же стоимости. Или снизить затраты на производство продукции, не снижая ее качества.

Однако такие формулировки кажутся менее “торжественными”. Но хотя они более скромны, именно они по-настоящему четко определяют задачи, которые ставятся перед коллективами промышленных предприятий, колхозниками и другими участниками производства всех общественно необходимых продуктов.

Выбор цели и формулирование критерия ее достижения, т.е. целевой функции, представляют собой труднейшую проблему измерения и сравнения многих разнородных переменных, некоторые из которых в принципе несоизмеримы друг с другом. Так, например, не соизмеримы между собой безопасность и стоимость или качество и простота.

Но именно такие социальные, этические и психологические понятия часто выступают как факторы мотивации при определении цели и критерия оптимальности.

В реальных задачах управления производством (как промышленным, так и сельскохозяйственным) нужно учитывать то, что некоторые критерии имеют большую важность, чем другие. Такие критерии можно ранжировать (присваивать им ранг), т.е. устанавливать их относительную значимость и приоритет. В подобных условиях оптимальным приходится считать такое решение, при котором наиболее существенные критерии (имеющие наибольший приоритет) получают максимальные значения.

Предельным случаем такого подхода является принцип выделения главного критерия. При этом какой-то один критерий принимается в качестве основного, например прочность стали, пробег шин, калорийность топлива и т.д. По нему производится оптимизация, к остальным предъявляется только одно условие, чтобы они были не меньше каких-то заданных значений.

7. Моделирование - источник информации

Когда нужно принимать ответственное решение, т.е. при проектировании сложных технических систем, при управлении промышленным или сельскохозяйственным производством, руководстве военными действиями, большое значение имеет практический опыт, дающий возможность выделить наиболее существенные факторы, охватить ситуацию в целом и выбрать оптимальный путь для достижения поставленной цели. Опыт помогает также найти аналогичные случаи в прошлом и по возможности избежать ошибочных действий.

Под опытом подразумевается не только собственная практика лица, принимающего решение, но и чужой опыт, который описан в книгах, монографиях, обобщен в инструкциях, рекомендациях и других руководящих материалах. Поэтому, прежде чем принимать решение, всегда полезно изучить предшествующий опыт, расспросить знающих людей, посмотреть, как поступали в подобных случаях раньше. Естественно, что когда решение уже апробировано, т.е. из своего или чужого опыта известно, какое именно решение наилучшим образом удовлетворяет поставленным целям, проблемы принятия решения и оптимального управления попросту не существует - решение наперед известно.

Однако на самом деле практически никогда не бывает совершенно одинаковых ситуаций, поэтому принимать решения и осуществлять управление всегда приходится в условиях неполной и недостаточной информации. В таких случаях недостающую информацию пытаются получить, используя догадки, предположения, результаты научных исследований и особенно изучение на моделях. Научно обоснованная теория управления фактически представляет собой набор методов пополнения недостающей информации об управляемом процессе, а точнее говоря, о том, как поведет себя объект управления при выбранном воздействии.

Получается, что для успешного управления надо предсказывать поведение системы в будущем. Человечеству всегда хотелось знать будущее, поэтому с древнейших времен создавались различные методы предсказаний. Некоторые из них с позиций сегодняшнего дня кажутся наивными, например гадание на кофейной гуще или по потрохам черного петуха. Другие - не поняты до сих пор, несмотря на огромные усилия ученых, например возможность предсказания стихийных бедствий (извержение вулканов, волн цунами), наблюдая за поведением некоторых животных (рыб, муравьев и др.). Наконец, третьи - получили четкое обоснование и широко используются в научной и инженерной практике. Это методы математического прогнозирования.

Если раньше основная задача науки была в том, чтобы понять поведение изучаемой системы, то теперь очень актуальной является возможность оценить различные стратегии, обеспечивающие достижение цели.

Стремление получить как можно больше информации об управляемых объектах и процессах, включая и особенности их будущего поведения, может быть удовлетворено только одним способом: путем исследования интересующих нас свойств на моделях. Модель дает способ представления реального объекта, который позволяет легко и с малыми затратами ресурсов исследовать некоторые его свойства. Только модель позволяет исследовать не все свойства сразу, а лишь те из них, которые наиболее существенны при данном рассмотрении. Поэтому модели позволяют сформулировать упрощенное представление о системе и получить нужные результаты намного проще и быстрее, чем при изучении самой системы.

Модель производственной системы в первую очередь создается в сознании работника, осуществляющего управление. На этой модели он мысленно пытается представить все особенности самой системы и детали ее поведения, предвидеть все трудности и предусмотреть все критические ситуации, которые могут возникнуть в различных режимах эксплуатации. Чтобы как-то восполнить ее, он делает логические заключения, выполняет чертежи, планы и расчеты.

Сложность современных технических систем и производственных процессов приводит к тому, что для их изучения приходится использовать различные виды моделей. Простейшими являются масштабные модели, в которых соблюдается геометрическое подобие оригинала и модели, но натурные значения всех размеров умножаются на постоянную величину - масштаб моделирования. Громоздкие объекты (корабли, самолеты, здания) представляются в уменьшенном виде, а мелкие (атомы, молекулы), наоборот, в сильно увеличенном.

Самым общим методом научных исследований является использование математического моделирования. Математической моделью называют формальную зависимость между значениями параметров на входе моделируемого объекта или процесса и выходными параметрами. При математическом моделировании отвлекаются (абстрагируются) от конкретной физической природы объекта и происходящих в нем процессов и рассматривают только преобразование входных величин в выходные. Анализировать математические модели проще и быстрее, чем экспериментально определять поведение реального объекта в различных режимах работы. Кроме того, анализ математической модели позволяет выделить наиболее существенные свойства данной системы, на которые надо обратить особое внимание при принятии решения.

Дополнительное преимущество состоит в том, что при математическом моделировании не представляет труда испытать исследуемую систему в идеальных условиях или, наоборот, в экстремальных режимах, которые для реальных объектов или процессов требуют больших затрат или связаны с риском.

8. Исследование операций

В настоящее время, когда техника все быстрее развивается и усложняется, во все сферы внедряется автоматика, расширяются масштабы производства, последствия принимаемых решений оказывают большое влияние на все стороны социальной и общественной жизни людей, затрагивают интересы всего населения страны, необходимы рекомендации по правильному и научно обоснованному управлению. В самых разных областях практики - организация промышленного или сельскохозяйственного производства, эксплуатация транспорта, школьное образование, здравоохранение, бытовое обслуживание населения, телефонная и почтовая связь, торговля и общественное питание - возникают задачи, сходные между собой по постановке, обладающие рядом общих признаков и решаемые сходными методами.

Типичная ситуация такова: организуется какое-то мероприятие, которое можно осуществить тем или другим способом, т.е. выбрать какое-то решение из ряда возможных вариантов. Какой из них (из всех возможных) выбрать? Каждый вариант обладает какими-то преимуществами и какими-то недостатками, причем в силу сложности обстановки не ясно, какой из всех возможных лучше других. Для этого организуется серия математических расчетов. Их задача - помочь людям, ответственным за принятие решения, сделать обоснованный выбор. Впервые научные методы обоснования принимаемых решений были применены в военном деле: в годы второй мировой войны для облегчения принятия решения командующим штабы стали выполнять основанные на математических расчетах исследования, показывающие возможные результаты различных военных операций. Поэтому все эти методы получили название исследование операций.

В дальнейшем стало ясно, что операции, представляющие собой ряд целенаправленных действий, имеют место не только в военном деле. В равной мере они характерны и для таких областей, как организация промышленности, транспорта, сельского хозяйства, бытового обслуживания населения и т.д. Фактически последовательностью различных по своим масштабам операций является производственная деятельность в любой отрасли промышленности.

Операцией называют комплекс мероприятий, объединенных общим замыслом и направленных на достижение поставленной цели. Операция является управляемым мероприятием.

Проводит операцию целый коллектив, а руководит ею отдельный человек (командующий, генеральный директор, главный инженер и т.д.). Для осуществления операции необходимы материалы, оборудование и другие средства или, как мы говорили раньше, определенные ресурсы (природные, материальные, трудовые, денежные и т.д.). Тот, кто проводит операцию, очевидно такими ресурсами обладает, но в общем случае количество находящихся в его распоряжении ресурсов ограниченно. Поэтому первая задача заключается в том, чтобы найти такой способ действия, т.е. так распределить и так использовать имеющиеся ресурсы, чтобы добиться достижения цели наилучшим образом. Задачей руководителя при этом будет сравнение результатов, получаемых при различных стратегиях (решениях), и выбора той из них, которая, с его точки зрения, окажется наилучшей.

Само принятие решения выходит за рамки исследования операций и относится к компетенции ответственного лица (или группы лиц), которому предоставлено право окончательного выбора. При этом выборе он может учитывать наряду с рекомендациями, вытекающими из математического расчета, еще ряд соображений, которые этим расчетом не были учтены.

В зависимости от того, какой информацией обладают руководитель и его сотрудники, подготавливающие решения (его штаб), условия принятия решений меняются и изменяются математические методы, применяемые для выработки рекомендаций. Если известны все действующие в системе факторы, т.е. отсутствуют случайные воздействия, то это будет принятие решений в условиях определенности.

Когда решение может привести не к определенному исходу, а к одному из множества возможных с разными вероятностями их осуществления, то принимающий решение рискует получить не тот результат, на который он рассчитывает. Поскольку исход каждой конкретной реализации случаен и потому заранее точно не предсказуем, метод называют принятием решений я условиях риска.

Если же исход операции зависит не только от стратегии, избранной руководителем, но и от ряда факторов, не известных в момент принятия решения, например погодных условий, действий, которые предпримет конкурент, противник и т.п., то такая задача называется принятием решений в условиях неопределенности.

В общем случае цель операции выражается в стремлении к достижению максимального значения критерия эффективности, т.е. Kmax. При наличии неопределенности это уже не строго математическая задача, которая дает однозначное решение. Теперь она должна быть сформулирована следующим образом: при заданных ограничениях А 1 А2..., An найти такие элементы управления U1, U2, ..., Uk, которые с учетом случайных воздействий F1, F2, ..., Fr по возможности обеспечивают максимальное значение критерия эффективности Кmах.

Теперь нет уверенности в том, что можно будет получить решение, а если оно будет получено, то нет гарантии в том, что оно будет единственно правильным. Именно поэтому в формулировке задачи приходится делать оговорку “по возможности”.

Таким образом, при решении проблем, возникающих в реальной жизни, математическая теория и научно обоснованные методы не дают точного решения. Причина этого в том, что когда нет точных данных, т.е. нет полной информации, то остается лишь предполагать и строить догадки, но было бы наивно считать, что все предположения обязательно сбудутся.

И все-таки решение, принятое хотя и в условиях неопределенности, но на основании математических расчетов, будет лучше, чем взятое наугад первое попавшееся. Задача исследования операций заключается в том, чтобы это решение в возможно большей степени содержало черты разумности, именно в этом смысле надо понимать определение “по возможности оптимальное”.

9. Линейное программирование

Задачи нахождения значений параметров, при которых получается экстремум целевой функции с учетом ограничений, наложенных на ее аргументы, называются задачами математического программирования. Линейное программирование является их частным случаем.

Задачи линейного программирования являются самыми простыми, для них характерно, что показатель эффективности (целевая функция) L линейно зависит от элементов решения x1, х2..., хn, а ограничения, налагаемые на элементы решения, также имеют вид линейных равенств относительно тех же x1, х2..., хn.На практике такие задачи встречаются очень часто.

10. Имитационное моделирование

Имитационное моделирование - это искусственный эксперимент, при котором вместо проведения натурных испытаний с реальным оборудованием проводятся опыты на математических моделях. Имитационное моделирование состоит из процесса разработки модели реальной системы и постановки экспериментов на этой модели с целью понять поведение системы либо оценить различные стратегии ее функционирования, обеспечивающие достижение поставленной цели. Термин “реальный” используется в смысле “существующий”, а под моделью реальной системы понимается представление группы объектов в некоторой форме, отличной от их реального воплощения.

Практически имитационное моделирование осуществляется на ЭВМ, в которую вводятся математическая модель, связывающая характеристики состояний процесса с параметрами исследуемой системы, исходная информация и начальные условия. На основании этих данных и допущений о тех или иных случайных воздействиях со стороны окружающей среды ЭВМ вычисляет выходные параметры исследуемого процесса и другие характеристики. При моделировании случайных воздействий распределение величин определяется либо каким-то теоретическим законом, либо его находят из экспериментальных данных.

11. Управление в условиях неопределенности

При проектировании новых изделий и при управлении производством принимать решения очень часто приходится, не имея достаточной информации, иными словами, в условиях неопределенности. Для обоснованного принятия решений в таких случаях применяют специальные математические методы. В некоторых простых ситуациях эти методы дают возможность фактически найти оптимальное решение; в более сложных случаях дают дополнительный материал (информацию для размышления), позволяющий глубже разобраться в сложной обстановке и оценить преимущества и недостатки каждого варианта с различных точек зрения. Они также позволяют взвесить возможные последствия их принятия и в конечном счете найти, если не единственно правильное, то, по крайней мере, до конца продуманное решение.

Методами обоснования решений в условиях неопределенности занимаются математическая теория игр и теория статистических решений.

В теории игр рассматриваются такие ситуации, когда имеются два участника выполнения операции, каждый из которых преследует различные и противоположные цели. В качестве участников, конечно, могут выступать целые коллективы. Наиболее характерны такие случаи для военных действий, но они могут встретиться и в области экономики, особенно при наличии конкуренции. Они возникают также в спорте и особенно в играх в буквальном смысле этого слова. Во всех таких случаях предполагается, что операция проводится против разумного противника (конкурента), преследующего свои собственные цели и оказывающего сознательное противодействие достижению цели первой стороной.

Какие именно действия предпримет конкурент, заранее не известно, но можно уверенно предполагать, что он не сделает ничего такого, чтобы было невыгодно ему самому. Так как цели противоположны, а результат мероприятия каждой из сторон зависит от того, какие действия предпримет конкурент, их называют конфликтными ситуациями. В конфликтной ситуации сталкиваются противоположные интересы двух участников. Ограничение возможных противодействий разумного противника только теми, которые способствуют достижению его собственных целей, естественно сужает область неопределенности и упрощает задачу принятия решений.

Каждая взятая непосредственно из практики конфликтная ситуация очень сложна, и ее анализ затрудняется наличием многочисленных несущественных факторов. Чтобы сделать возможным математический анализ конфликтной ситуации, отвлекаются от всех второстепенных и малозначащих факторов и строят упрощенную, схематизированную модель. Такую модель и называют игрой. Результатом игры является победа или поражение, которые не всегда имеют количественные выражения, но обычно можно, хотя бы условно, выразить их числами.

12. Системы массового обслуживания

В быту системами массового обслуживания являются телефонные станции, билетные кассы, торговые предприятия, парикмахерские, мастерские и т.п. Не столь явным примером системы массового обслуживания является самолет, прибывающий в аэропорт. Поскольку самолет должен совершить посадку, можно сказать, что он нуждается в обслуживании - предоставлении ему посадочной полосы. Самолеты должны прибывать точно по расписанию (т.е. поток прибытий должен быть регулярным), но из-за разных причин фактическое время прибытия каждого отдельного самолета может быть и несколько раньше, и несколько позже назначенного. Поэтому самолеты прибывают в случайные моменты и к моменту прибытия очередного самолета посадочная полоса может быть занята и ему приходится “встать в очередь”, т.е. кружить над аэродромом, ожидая, пока она не освободится. Понятно, что “уйти не обслуженным” (не совершив посадки) самолет не может.

В производственных условиях ситуации, которые можно интерпретировать как потребность в “обслуживании”, возникают очень часто.

Системы массового обслуживания предназначены для выполнения потока заявок или требований, поступающих на их вход в случайные моменты времени. Каждая СМО состоит из некоторого числа каналов обслуживания, в качестве которых в зависимости от вида системы могут выступать: линии связи, приемные пункты, рабочие точки, подъездные пути, испытательные стенды, технологические агрегаты, ремонтные бригады и т.д. Выполнение поступившей заявки, т.е. ее обслуживание, продолжается некоторое время (также случайное), после чего канал освобождается и готов принять следующую заявку.