СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ АВТОМАТИЗАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ НА ТРАНСПОРТЕ, ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ПОНЯТИЯ - Автоматизированные системы обработки информации и управления на автомобильном транспорте

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ПОНЯТИЯ

Совокупность управляющих воздействий, направленных на то, чтобы действительный ход процесса соответствовал желаемому, называют управлением. Предполагается, что существует некоторый орган, систематически или по мере необходимости вырабатывающий управляющие воздействия. Такой управляющий орган принято называть системой управления. Управление обычно осуществляется через исполнительные органы, которые изменяют действительный ход процесса. Управление должно быть целенаправленным, т. е. управляющие воздействия необходимо скоординировать между собой, чтобы исключить возможность воздействий, противоположных друг другу.

Управление предполагает наличие управляемого объекта или группы объектов (живой организм или его часть, отдельный механизм или технологическая установка, предприятие или отрасль народного хозяйства и т. д.). Управляющий орган вырабатывает управляющие воздействия, направленные на поддержание или улучшение функционирования управляемого объекта в соответствии с имеющейся программой или целью управления. Процесс управления -- это целенаправленное воздействие управляющей системы на управляемую, ориентированное на достижение определенной цели и использующее главным образом информационный поток. Оптимальное управление заключается в выборе наилучших управляющих воздействий из множества возможных с учетом ограничений и на основе информации о состоянии управляемого объекта и внешней среды.

Управление коллективами считается одной из наиболее сложных областей человеческой деятельности. В системах административного или организационного управления управляющее воздействие заключается в принятии решений, планировании и оперативном управлении, реализуемых на более низких уровнях управления, а также в контроле принятых решений. Людей, выполняющих эти функции, называют администраторами или руководителями. Применяют термины "менеджер" -- руководитель, управляющий -- и "менеджмент" -- административное управление.

В производственных системах человек с помощью технических средств, которыми он манипулирует, непосредственно управляет технологическим или производственным процессом. Человека, осуществляющего такое управление, называют оператором, а систему, составным элементом которой является оператор, называют эргатической (от греч. эргатес -- действующее лицо, деятель).

Учитывая, что технология -- это правила действия с использованием каких-либо средств, которые являются общими для целой совокупности задач или задачных ситуаций. Если реализация технологии направлена на выработку управляющего воздействия, то это технология управления.

Уровень управления производственным процессом является важнейшим фактором, определяющим уровень эффективности производства. Особые требования к управлению предъявляются в организации автомобильных перевозок. Производственный процесс автоперевозок должен органически объединять производственные процессы клиентов, непосредственно связывая в единый цикл операции от момента возникновения потребности в информации до получения продукции, включая удовлетворение потребностей, напрямую не связанных с конкретными материальными объектами. Управление автомобильными перевозками представляет собой достаточно сложную комплексную систему, включающую в себя органы, кадры и технику управления.

В системе, где происходят материальные процессы, связанные с переработкой сырья, движением финансов, использованием механизмов и машин и так далее, они реализуются лишь через деятельность людей, входящих в данную систему, и находятся в прямой зависимости от их поведения. Поэтому автоматизация деятельности персонала напрямую влияет и на производство.

Особую актуальность проблема внедрения в производство совершенной организационной системы управления (ОСУ) приобрела в условиях рыночной экономики. Автоматизированная система управления в отличие от автоматических систем предполагает участие в управлении человека, выступающего в качестве субъекта управления и выполняющего функции интегрирующего звена.

Определим понятие "система". Оно широко используется в науке, технике и повседневной жизни, когда говорят о упорядоченной совокупности каких-либо элементов. Система является фундаментальным понятием таких теоретических дисциплин, как системотехника, общая теория систем, исследование операций, системный анализ. Система -- это объективное единство закономерно связанных предметов, явлений, сведений, а также знаний о природе, обществе и т. п. Каждый объект считается системой, если обладает четырьмя основными свойствами или признаками: целостностью и делимостью, наличием устойчивых связей, организацией и эмерджентностью.

Система -- это прежде всего целостная совокупность элементов. Это означает, что, с одной стороны, система -- целостное образование и, с другой -- в ее составе отчетливо могут быть выделены отдельные объекты (элементы). Для системы первичным является признак целостности, т. е. она рассматривается как единое целое, состоящее из совместимых взаимодействующих частей, часто разнокачественных.

Наличие устойчивых связей (отношений) между элементами или (и) их свойствами, более прочными, чем связи этих элементов с элементами, не входящими в данную систему также является важным атрибутом системы.

Организация характеризуется упорядоченностью элементов системы и определяет ее структуру.

Эмерджентность предполагает наличие таких качеств (свойств), которые присущи системе в целом, но не свойственны ни одному из ее элементов в отдельности.

Наличие интегрированных качеств показывает, что свойства системы хотя и зависят от свойств элементов, но не определяются ими полностью. Отсюда можно сделать выводы:

1) система не сводится к простой совокупности элементов; 2) расчленяя систему на отдельные части, изучая каждую из них в отдельности, нельзя познать все свойства системы в целом.

Любой объект, который обладает всеми рассматриваемыми свойствами, можно называть системой. Одни и те же элементы (в зависимости от принципа, используемого для их объединения в систему) могут образовывать различные по свойствам системы. Поэтому характеристики системы в целом определяются не только и не столько характеристиками составляющих ее элементов, сколько характеристиками связей между ними. Добавление элементов в систему не только вводит новые связи, но и изменяет характеристики многих или всех прежних взаимосвязей, приводит к исключению некоторых из них или появлению новых.

АСУ представляет собой организационно-техническую систему, обеспечивающую выработку решений на основе автоматизации информационных процессов. В зависимости от сферы автоматизируемой деятельности автоматизированные системы (АС) разделяют на:

* АС управления (ОАСУ, АСУП, АСУ ТП, и др.); * системы автоматизированного проектирования (САПР); * АС научных исследований (АСНИ); * АС обработки информации (АСОИ); * АС технологической подготовки производства (АСТПП); * АС контроля и испытаний (АСК); * системы, автоматизирующие сочетания различных видов деятельности.

АС реализуют информационную технологию (ИТ) в виде определенной последовательности информационно связанных функций, задач или процедур, выполняемых в автоматическом режиме. В настоящее время говорят о новых ИТ.

Новая информационная технология -- это технология, которая основывается на активном использовании компьютеров пользователями-непрофессионалами в области программирования с высоким уровнем дружественного пользовательского интерфейса, широким применением пакетов прикладных программ общего и проблемного направления, использованием режима реального времени, работой с удаленными базами данных и программами благодаря наличию Интернет-доступа.

Под автоматизированной информационной технологией управления (АИТУ) понимается система методов и способов сбора, накопления, хранения, поиска, обработки и защиты управленческой информации на основе применения развитого программного обеспечения (ПО), средств вычислительной техники (ВТ) и связи, а также способов, с помощью которых эта информация предоставляется пользователям.

Структура конкретной АИТУ для своей реализации предполагает наличие трех составляющих:

* комплекса технических средств, объединяющего вычислительную, коммуникационную и организационную технику; * системы программных средств, состоящей из системного (общего) и прикладного ПО; * системы организационно-методического обеспечения, включающей в себя инструктивные и нормативно-методические материалы по организации работы управленческого и технического персонала в рамках конкретной АИТУ обеспечения управленческой деятельности.

В многоуровневых АИТУ одинаково успешно могут быть решены как проблемы оперативной работы с информацией, так и проблемы анализа экономических ситуаций при выработке и принятии управленческих решений. Потребность в аналитической работе при переходе к рынку в условиях образования новых организационных структур, функционирующих на основе различных форм собственности, неизмеримо возрастает. Эта задача решается путем совершенствования интегрированной обработки информации, когда новая ИТ начинает включать в работу базы знаний.

В настоящее время критериями эффективности АС являются степень оперативности в принятии решений и возможность использования экономико-математических методов и моделей для анализа конкретных финансово-производственных ситуаций.

В настоящее время выделяют четыре основные тенденции развития ИТ управления.

1. Изменение характеристик информационного продукта, который все больше превращается в гибрид результатов расчетно-аналитической работы и услуги, предоставляемой индивидуальному пользователю ПК. 2. Параллельное взаимодействие логических АИТУ, совмещение различных видов информации (текста, графики, цифр, звуков) с ориентацией на одновременное восприятие человеком посредством органов чувств. 3. Ликвидация всех промежуточных звеньев на пути от источника информации к ее потребителю. Например, становится возможным непосредственное общение автора и читателя, продавца и покупателя, певца и слушателя, преподавателя и обучающегося, ученых и специалистов через систему видеоконференций, электронную почту и т. п. 4. Глобализация информационных технологий в результате использования спутниковой связи и всемирной сети Интернет, благодаря чему люди смогут общаться между собой и с общей базой данных, находясь в любой точке планеты.

Таким образом, АСУ -- это человекомашинная система, предназначенная для сбора, обработки и выдачи информации, необходимой для оптимизации управления в различных сферах человеческой деятельности. АСУ базируется на использовании экономико-математических методов, средств ВТ и связи для отыскания и реализации наиболее эффективного управления объектом.

На рис. 1.1 представлена классификация АСУ по наиболее распространенным признакам. Объектами управления в АСУ являются системы организационно-экономического типа, к которым относятся предприятия, производственные объединения, отрасли народного хозяйства, территориальные и промышленные комплексы.

Специфика построения организационной системы управления (ОСУ) с применением АСУ связана с тем, что цели, которых надо достичь, часто формулируются недостаточно определенно. В связи с этим возникает первоначальная задача -- уточнение конкретных целей.

Для обеспечения управляемости организационная система должна иметь замкнутый контур управленческих процедур, основанных на анализе информации объекта управления, т. е. в основе системы должен лежать принцип обратной связи.

Характерной особенностью автотранспортного производства, влияющей на формирование системы управления, является его динамичность. Автотранспортное обслуживание как набор взаимосвязанных структур представляет собой сложную динамическую систему, в которой большое место занимают стохастические процессы.

Динамичность наблюдается и в процессе транспортировки как таковом, где участвуют множество подвижных единиц (ГШ), а также в процессе технического обслуживания и ремонта, когда количество технических воздействий на подвижной состав (ПС) является переменной величиной и находится под влиянием множества внешних и внутренних причин.

Еще одной специфической особенностью автотранспортных систем является территориальная разобщенность объектов и отдаленность их от координирующих органов управления, при условии разнотипности организационных форм участников процесса перевозки. Для автотранспортного предприятия (АТП) кроме традиционных характеристик (среднесписочное количество ПЕ, структура парка автомобилей, наличие или отсутствие производственно-технической базы, преимущественный вид перевозок: грузовые, пассажирские, смешанные), в настоящее время важнейшей является гибкость организационной структуры.

Отсюда следует, что для АТП как объекта управления, характерны следующие отличительные особенности.

1. Зависимость функционирования АТП от технологических процессов клиентов, а также влияние перевозочного процесса на экономические результаты их деятельности. 2. Зависимость активности элементов организационной структуры и эффективности управления от внешних условий. 3. Динамичность и стохастичность, обусловленные одновременным воздействием множества факторов, часть из которых имеет элементы случайности.

Сущность управления автотранспортными перевозками заключается в обеспечении целенаправленного, планомерного воздействия управляющей системы на перевозочный процесс с использованием различных методов и средств по определенной технологии с целью повышения ритмичности работы транспорта, равномерной загрузки транспортной сети (ТС), своевременности доставки грузов. Исходя из этого систему управления на автомобильном транспорте необходимо рассматривать как обособленную управляющую. Поскольку процесс управления автомобильными перевозками осуществляется циклически и носит относительно замкнутый характер, в управляющей системе цикл начинается со сбора информации о состоянии управляемого объекта. Затем полученная информация используется для выработки решений и, наконец, эти решения доводятся до исполнителей. С изменением условий работы на управляемом объекте поступает новая информация, и цикл повторяется снова.

Таким образом, в основе принятия управленческих решений лежит информация о поведении объектов управления. Базой для ее получения служит поток данных, поступающий от управляемого объекта по каналам обратной связи.

Чаще всего понятия "информация" и "данные" отождествляются, и в то же время им дается различное толкование в зависимости от их применения. Четкое определение этих понятий, их сущность и роль в системе управления во многом обусловливают подход к исследованию и методам проектирования ИС.

Данные вводятся в информационную систему, накапливаются, хранятся и в результате преобразования и фильтрации могут представлять собой информацию для пользователя. Информация после ее анализа и использования в принятии управленческих решений также может накапливаться и преобразовываться. Однако для конкретного пользователя она уже перестает быть информацией и может трактоваться как данные, характеризующие тот или иной экономический процесс. Заметим, что пользователю другого уровня управления эти данные могут представляться как информация.

Следовательно, сведения о производственных объектах и процессах имеют двойственный характер при их использовании. Согласно современным представлениям, информацией считают лишь новые данные, принятые, понятые и оцененные как полезные конечным пользователем. Понятие "информация" неразрывно связано с пользователем. Данные становятся информацией только в том случае, когда удовлетворяются информационные потребности пользователя (ИПП) для принятия управленческих решений. Лишь после получения данных, их смысловой оценки и отбора, они становятся информацией. Термин "информация" -- один из самых популярных в нашем лексиконе. В него вкладывается широкий смысл, и, как правило, его объяснение дается на интуитивном уровне. Информация передается по телефону, телеграфу, радио, телевидению. Она хранится в библиотеках, архивах, базах данных. Одно и то же сообщение одному получателю может дать много информации, а другому -- мало или ничего. "Информировать" в понимании теории информации означает сообщать ранее неизвестное. Так как информацию можно хранить, преобразовывать и передавать, должны быть ее носители, передатчики, каналы связи и приемники. Эта среда объединяет источники информации и ее получателей в информационную систему. Когда речь идет о человеке как участнике информационного процесса, имеется в виду смысловая или семантическая информация.

На рис. 1.2 отображены функции данных и знаний в процессе принятия решения.

Какова же граница между данными и знаниями, что такое знания? Вот их основные свойства.

1. Знания могут быть представлены в форме данных. В частности, в виде текста на некотором формальном языке, в виде сети, задающей связи разного рода между элементами знаний. Из этого свойства следует, что знание есть некоторая более высокая степень организации данных, которая допускает специальную интерпретацию (см. рис. 1.2). 2. В системах поддержки принятия решений, экспертных системах процесс управления определяется знаниями и почти не зависит от устройства системы. 3. Знания могут содержать процедурную часть -- программы. Но применение этих программ управляется знаниями, в частности связывание параметров и запуск программ могут происходить автоматически внутри системы, использующей знания, без ведома того, кто запустил процесс, использующий знания.

Рис. 1.2 Функции данных и знаний в процессе принятия решения

4. Знания делятся на отдельные фрагменты -- описания объектов, процессов, ситуаций, явлений. Такие фрагменты (модули знаний) называются фреймами. Фреймы могут быть связаны друг с другом родовидовыми отношениями, могут быть и узлами семантических сетей. 5. При работе со знаниями важна прагматическая сторона -- знания всегда используются для чего-то, в частности для решения задач, какую бы сложную структуру они ни имели.

Целесообразно различать три вида знаний:

* предметное, или фактографическое, знание, складывающееся из наборов количественных и качественных характеристик различных конкретных объектов; * алгоритмическое знание -- знание методов, способов, процедур некоторых действий, приводящих к конкретному результату; * понятийное, или концептуальное, знание, складывающееся из совокупности основных терминов, применяемых в той или иной сфере деятельности (предметной области), понятий, кроющихся за этими терминами, их свойств, взаимосвязей и зависимостей.

Исходя из этого данные, используемые для выработки управленческих решений в реальном времени, т. е. в момент их формирования, непосредственно становятся информацией. Те же данные, которые накапливаются для возможного дальнейшего их использования в отсроченном режиме (например, для задач бухгалтерского и статистического учета), могут классифицироваться как "потенциальная информация". На рис. 1.3 представлены возможные варианты использования данных в качестве информации для принятия управленческих решений.

Естественно, что ИС может по запросу выдавать и данные, т. е. известные факты для отчетности, подтверждения каких-то событий или ситуаций. Данные могут служить базой для принятия управленческих решений так же, как и информация. Но на практике при управлении производственным процессом данные, характеризующие его ход, слишком разнообразны и объемны, принимать решение в этом случае очень сложно. Оперативность принятия управленческих решений достигается в том случае, когда базой для их принятия служат не данные, а информация, т. е. отобранные данные, конкретизирующие определенную ситуацию (достаточные и необходимые для принятия решений).

Рассматривая критерии оценки информации, следует определить понятия "количество" и "качество". Исследованием методов передачи, хранения и приема информации занимается теория информации, инструментами которой служат теория случайных процессов, теория кодирования, математическая статистика, теория вероятностей. Внимание К проблеме передачи и количественной оценки информации было привлечено фундаментальными работами Н. Винера и К. Шеннона (США), положившими начало теории информации. Значительный вклад в теорию информации внесли отечественные ученые А. Н. Колмогоров, А. А. Харкевич, В. А. Котельников, работы которых хорошо известны специалистам во всем мире.

Важнейшим этапом в теории информации явилась количественная оценка информации, т. е. введение понятия энтропии.

Так как информация устраняет некоторую неопределенность, т. е. незнание, то описание любого события или объекта формально можно рассматривать как указание на то, в каком из возможных состояний находится описываемый объект. Тогда протекание событий во времени есть не что иное, как смена состояний, выбранных с некоторой вероятностью из числа всех возможных. Чем выше уровень неопределенности выбора, тем больший объем информации требуется, и результат выбора имеет значительную степень неожиданности. Вот почему в теории информации количество информации является мерой снятия неопределенности одной случайной величины в результате наблюдения за другой.

Самым простейшим случаем является выбор альтернативы из двух событий. Поэтому за единицу информации целесообразно принять количество информации, заключенное в выборе одного из двух равновероятных событий. Эта единица называется двоичной единицей, или битом (Binary Digit, bit). Итак, при любой неопределенности сужение области выбора вдвое дает одну единицу информации.

Формулу измерения количества информации можно пояснить следующим образом: для снятия неопределенности в ситуации из двух равновероятных событий необходим один бит информации; при неопределенности, состоящей из четырех событий, достаточно двух бит информации, чтобы определить искомый факт. Это рассуждение можно продолжить: 3 бита информации соответствуют неопределенности из 8 равновероятных событий, 4 бита -- 16 равновероятных событий и т. д. Таким образом, если сообщение указывает на один из п равновероятных вариантов, то оно несет количество информации, равное log2". Действительно, из наших примеров log216 = 4, log28 = 3 и т. д.

Будем различать понятия "информация" и "сообщение". Под сообщением обычно подразумевают информацию, выраженную в определенной форме и подлежащую передаче. Сообщение -- это форма представления информации. Есть разница между количеством хранимой или переданной информации, представленной в двоичных единицах, и количеством информации, заключенным в данном сообщении. С точки зрения теории информации, неопределенность, снимаемая в результате передачи одной страницы текста примерно из 2000 знаков, может составлять всего несколько бит, в то время как эта же страница при кодировании букв 8-элементны-ми кодовыми комбинациями будет содержать 16-103 бит, хотя это не есть количество информации, заключенное в данном тексте.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ПОНЯТИЯ

Похожие статьи