8.1. Информационные аспекты управления. Этапы развития АСУ

Проблеме совершенствования деятельности существующих и проектируемых промышленных, транспортных, энергетических систем уделяется в настоящее время большое внимание. Это обусловлено целым рядом объективных причин, таких как возросшие масштабы производства и ускорение темпов научно-технического прогресса. Широко ведутся разработки автоматизированных систем управления (АСУ) разных уровней, начиная с АСУ отдельными технологическими процессами и кончая АСУ республиканского и общесоюзного масштаба.

Создание АСУ имеет целью совершенствование управления за счет улучшений в работе координирующих и управляющих органов, что связано с качественными изменениями информационного обеспечения принимаемых решений и широким внедрением экономико-математических методов в практику расчета планов, составления прогнозов, оперативного руководства.

Для достижения этой цели требуется решить ряд проблем, разделяемых условно на два класса. К первому относятся научно-экономические проблемы (уточнение характера отношений, существующих между отдельными народнохозяйственными объектами, разработка эффективных экономических методов управления, построение макромоделей экономического развития), ко второму - научно-технические проблемы (совершенствование методологии оптимальной организации технологических процессов, включая процессы обработки данных, исследование языковых, технических, психологических аспектов взаимодействия человека с ЭВМ, создание информационно-вычислительных систем коллективного пользования).

Особую актуальность приобрела в последнее время проблема эффективной организации производственных процессов как в плане улучшения использования оборудования (станков, ЭВМ, поточных линий), так и в плане повышения качества конечного продукта применяемой технологии. Несмотря на разнообразие смыслового содержания задач, возникающих на практике, все они так и или иначе сводятся к требованию рационально распределить имеющиеся материальные ресурсы (а также время), расходуемые на выполнение определенной совокупности работ. Этим обусловлены сходство формальных моделей рассматриваемых процессов и идентичность методов их исследования.

В качестве единой научной дисциплины, изучающей распределительные задачи (и прежде всего задачи календарного планирования), выступает теория расписаний, формирование которой еще нельзя считать завершенным, хотя предлагаемые ею методы находят применение не только в управляющих системах, связанных с материальным производством, но и в системах, координирующих работу вычислительных центров, научно-исследовательских институтов, конструкторских бюро.

Возникновение и последующее развитие теории расписаний связаны с постановкой и отысканием частного решения задачи минимизации времени выполнения N работ на М станках. По мере расширения возможностей электронной вычислительной техники были получены новые результаты, и общая оценка сегодняшнего состояния теории расписаний сводится к следующему.

- Теория изучает широкий круг задач, начиная с простейшей задачи выбора очередности выполнения N одноэтапных работ одним исполнителем и кончая так называемой обшей задачей, связанной с анализом много-шаговых технологических процессов в системах конвейерного типа.

- Несмотря на простоту постановок, лишь немногие задачи решены точно; в частности, остаются нерешенными многие вопросы, относящиеся к общей задаче теории расписаний.

- Трудности получения и практического использования научных результатов в значительной степени обусловлены разнообразием ограничений, встречающихся в конкретных ситуациях, что приводит к неизбежной идеализации исследуемых систем.

- Нет единой методологии составления расписаний, и к основным группам методов, примененных при поиске решений, относятся методы алгебры, комбинаторного анализа, математического программирования, статистических испытаний и т. п.

- Серьезные осложнения вызывает анализ сходимости методов и алгоритмов, предлагаемых в тех или иных случаях.

- Допустимы различные критерии оценки качества расписаний, но почти все они относятся к затратам времени на производство работ, что вполне согласуется со смыслом и структурой большинства практических задач.

- Существуют разные формы представления расписаний, и довольно широк выбор терминов, определяющих одни и те же понятия.

Совершенствование управления предприятием, промышленным объединением, отраслью промышленности и т. п. связано с качественными изменениями в организации сбора, обработки и использования информации об их состоянии, т. е. в организации информационных процессов. Можно выделить два вида таких процессов:

1) процессы, в ходе которых создается новая информация (принятие решений); 2) процессы, в ходе которых имеющаяся информация лишь преобразуется (перекодируется) по известным правилам (формальная обработка данных).

Появление современной вычислительной техники привело к централизации формальной обработки в интересах более полного информационного обеспечения принимаемых решений, что позволило, в свою очередь, прийти к идее создания АСУ.

Существующие представления позволяют рассматривать единичный акт управления как сложный информационный процесс, распадающийся на 3 этапа:

1) этап сбора первичной информации о текущем состоянии управляемого объекта с целью получения вторичной (производной) информации, идущей в центр управления;

2) этап преобразований вторичной информации в ходе принятия решений о распределении имеющихся ресурсов (трудовых, материальных, финансовых, энергетических и др.);

3) этап формирования сигнала управления (на основе принятых решений), идущего к управляемым объектам и вызывающего требуемые изменения их состояний.

Рис. 8.1

Сделанные замечания приводят к принципиальной структурной схеме АСУ, показанной на рис. 8.1 и относящейся к АСУ любого уровня. Конкретные особенности реальных систем могут проявиться в интерпретациях понятий "управляемые объекты" (цехи, стройки, заводы), "управляющее звено" (вышестоящие организации, родственные предприятия) и т. п.

Определим класс систем, к которому принадлежат АСУ. Очевидно, можно использовать различные критерии классификации, но независимо от этого всегда удается получить для определенной системы какие-то сравнительные характеристики, определяющие ее место в ряду подобных систем. Это находит выражение в таких общих оценках, как "сложность", "совершенство", "универсальность", "масштабность", которые связаны и с количественными, и с качественными изменениями свойств изучаемых систем, вызванными появлением в их составе элементов, способных обучаться, распознавать образы, выбирать способ поведения и т. д. Возникает понятие кибернетической системы, представляющей собой совокупность элементов и подсистем живой и неживой природы, объединенных информационным процессом, общностью цели и предназначенных для достижения этой цели наилучшим (в смысле принятого критерия оптимальности) образом.

Автоматизированные системы управления относятся к классу кибернетических систем и характеризуются сложностью отношений между составляющими их элементами. Практическим следствием этого является резкое возрастание объемов информации, собираемой и обрабатываемой в ходе подготовки и принятия ответственных решений. Приобретает черты самостоятельной системы та часть АСУ, которая выполняет роль организатора и регулятора информационного процесса (в дальнейшем она называется автоматизированной системой обработки данных - АСОД).

Проектирование АСОД представляет собой сложную научно-техническую проблему. Очевидно, задача построения системы, способной анализировать и обрабатывать любые данные, является на сегодня технически трудно разрешимой хотя бы потому, что существует множество не формализуемых процедур обработки, реализовать которые может лишь человек на основании опыта, накопленного за многие годы (оценки сложных ситуаций, разработка новых идей, заключение соглашений и т. п.). Кроме того, возможны случаи, когда просто не имеет смысла использовать сложную технику для получения каких-то результатов (выполнение не типовых заданий, обработка данных, не имеющих отношения к задачам управления, и т. д.). В этих условиях приходится отказаться от попыток построить техническую систему, которая могла бы воспринять и целенаправленно обработать всякую информацию. Необходимо прежде всего ориентироваться на следующие требования:

- информация представляется по установленным формам, отклонение от которых не допускается;

- имеет место многократное использование информации в интересах решения задач АСУ и периодическое ее обновление;

- информация занимает большие объемы и требует длительного хранения (годы и десятилетия).

В дальнейшем речь будет идти только об информации, отвечающей приведенной характеристике и называемой условно формализованной.

Теперь можно дать определение: автоматизированная система обработки данных является составной частью АСУ, предназначаемой:

- для централизованного и своевременного обеспечения аппарата управления формализованной информацией о состоянии управляемых объектов, периодически поступающей от них в установленных формах, прошедшей обработку по заданным алгоритмам, представленной в требуемом виде и дающей основания для принятия соответствующих решений;

- для централизованного и своевременного обеспечения управляемых объектов информацией о принятых решениях с целью вызвать требуемые изменения состояния этих объектов;

- для централизованной и своевременной обработки технико-экономической информации, поступающей через аппарат управления и используемой им при взаимодействиях с внешней по отношению к АСУ средой.

Эффективность АСУ в целом зависит от того, насколько качественно решаются задачи обработки данных. Можно назвать 3 этапа развития АСУ:

1) достижение уровня автоматизации, при котором информация проходит без участия человека от мест ее получения до управляющего звена и от него до мест реализации решений;

2) автоматизация принятия решений в наиболее простых случаях на основе отыскания оптимальных вариантов;

3) автоматизация процессов подготовки решений в более сложных случаях, преследующая цель информационной разгрузки человека.

По мере совершенствования методов математического планирования все большее число решений должно приниматься автоматически. Вероятно, это будет очень длительный процесс, и в конечном итоге за человеком сохранятся функции принятия высших решений, таких, как определение общей технической политики, прогнозирование развития отраслей хозяйства, расстановка кадров и, конечно, разработка новых методов управления.