Основные системы n-го ранка

Рис. 2.2. Иерархическая модель объекта (дерево системы)

Следует отметить, что при построении иерархической модели для конкретного объекта исследования декомпозиция отдельных подсистем по уровням может проводиться с различной глубиной: степень декомпозиции будет определяться как спецификой решаемой задачи, таки имеющейся информацией об объекте.

В модели внутренней структуры отражаются взаимосвязи между элементами объекта в процессе функционирования, причем, как правило, элементы модели внутренней структуры полностью соответствуют нижним элементам иерархической модели (даже если элементы различных рангов).

Для модели внутренней структуры характерна незначительная детализация имеющихся связей. В них обычно отражаются тип связи (материальная, информационная, кадровая и т.п.) и направление связи (откуда и куда).

Для описания вида взаимосвязей можно использовать различные обозначения. В модель внутренней структуры необходимо также включать элементы окружения, что позволяет конкретизировать источники и места приложения входов и выходов в канонической модели.

Этап 3.

На этом этапе проводится детализация выявленных в структурных моделях связей. На основе решений о включении тех или иных элементов в состав модели объекта уточняются и конкретизируются назначение каждого элемента, функции, которые он выполняет в процессе работы всей системы, его входы и выходы – промежуточные параметры и переменные состояния объекта. При этом целесообразно повторить процесс построения канонических моделей для каждого из элементов модели внутренней структуры. Тем самым в модели внутренней структуры происходит как бы замещение элемента системы функциями, которые этот элемент выполняет, замещение связей между элементами связями между функциями, конкретизированные в виде переменных состояния. Затем требуется согласовать входы и выходы элементарных канонических моделей между собой и со входами и выходами канонической модели объекта в целом.

Таким образом, этап 3 является повторением этапа 1 для каждого из элементов модели внутренней структуры с обязательным согласованием всего полученного множества входов и выходов. При этом должны соблюдаться обязательные правила:

1. Выход любого элемента должен быть либо входом другого элемента, либо выходом объекта, выделенный в канонической модели.

2. Вход любого элемента должен быть либо выходом другого элемента, либо входом элемента окружения, выделенным канонической моделью.

3. Каждый вход канонической модели должен являться входом какого-либо элемента модели внутренней структуры.

4. Каждый выход канонической модели должен являться выходом какого-либо элемента модели внутренней структуры.

Однако в процессе изучения объекта эти условия подчас оказываются невыполнимыми. Это может привести к переосмысливанию канонической модели и ее корректировки, изменению состава элементов модели внутренней структуры, изменению перечней факторов, характеризующих эти элементы. Таким образом, уже на этом этапе происходит отбор информации, существенно влияющей на результаты моделирования. Информацию, описывающую те или иные стороны элемента модели внутренней структуры, но не нашедшую потребителя в рамках построенной модели, требуется временно, а может быть, и окончательно (это может показать только дальнейшая процедура построения модели) исключить из рассмотрения.

Этап 4.

Изучение места и роли каждого элемента модели внутренней структуры в процессе функционирования объекта позволяет определить перечень элементарных процессов, происходящих в исследуемом объекте, перечни функций как объекта в целом, так и каждого отдельного элемента. При выполнении этого этапа пытаются ответить на следующие вопросы.

• Для чего предназначен данный элемент, какие функции (элементарные процессы) он выполняет, какого рода потоки (информационные, материальные, кадровые и т.п.) он перерабатывает или преобразует?

• Для какой функции элементов устанавливается, автономно или совместно с другими элементами реализуется данная функция, а если совместно, то каков порядок взаимодействия элементов?

• Взаимосвязаны ли функции элементов между собой по получению того или иного выхода канонической модели?

• Все ли выходы канонической модели обеспечиваются наборами взаимосвязанных функций?

• Совпадают ли функции объекта, вытекающие из ранее построенной канонической модели, с функциями, втекающими из модели внутренней структуры.

В процессе ответа на эти вопросы проводится уточнение и увязка функций элементов объекта. Естественно, что в модель будут включаться только те функции, те аспекты деятельности элементов, которые относятся к решению поставленной задачи. В результате проведения этого этапа формируются перечни функций – элементарных процессов, выполняемых либо отдельными элементами объекта, либо совокупностью тех или иных элементов.

Так, для модели внутренней структуры элементарными процессами могут являться, например, следующие: сборка изделия на стенде (элементы: слесарь-сборщик или несколько слесарей-сборщиков, технологическая карта сборки и сборочный стенд); обеспечение рабочего места станочника инструментом (элементы: станочник, кладовщик); контроль качества готовой продукции (элементы: контролер, контрольно-измерительные инструменты) и т.д.

Этап 5.

Элементарные процессы в единую модель функционирования объекта могут увязываться с помощью различных приемов и вызывать необходимость построения системы вспомогательных моделей различного вида (функциональных, информационных, процедурных) и способа представления (блок-схемы, диаграммы, временные графики, графы и т.д.). Использование того или иного спектра моделей зависит от сложности и специфики задачи. Более сложные задачи для своего глубокого понимания могут потребовать большого числа разнообразных вспомогательных моделей. Специфика изучаемого процесса определяет преимущественно вид моделей. Например, при решении задач автоматизации управления с помощью ЭВМ основную роль играют информационные модели.

Описание функционирования объекта иллюстрируется, как правило, схематическими моделями, описывающими структуру и организацию исследуемого процесса, порядок выполнения элементарных операций, состав которых был определен на предыдущем этапе, порядок действий по управлению работой объекта. Эти модели являются основой дальнейшего определения перечня моделей операций – математических взаимосвязей между всеми переменными изучаемых элементарных процессов.

Описание объекта строится последовательно: сначала статическое, а затем, если это необходимо, динамическое представление его функционирования. При этом для компактного и наглядного представления информации чаще всего используются следующие виды схематических моделей: технологические карты, технологические диаграммы, многофункциональные диаграммы операций, блок-схемы.

Технологическая картаотображает логическую последовательность операций в сжатой форме, показывая шаг за шагом ход того или иного процесса. Она удобна для прослеживания поэтапного движения лишь единичного изделия, документа, а также действия одного человека (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Пример технологической карты

Технологическая диаграммаиспользуется в сочетании с технологической картой и дает возможность отобразить ход процесса, как бы наложенного на «местность» того реального производственного помещения, где этот процесс протекает (рис. 2.4).

Рис. 2.4. Пример технологической диаграммы

Многофункциональная диаграмма операций, сочетая сведения об отдельных элементах процесса с согласованным временным графиком множества параллельных операций, позволяет отобразить на шкале времени требуемую координацию действий между двумя (или более( людьми, машинами или комбинациями тех и других. Поскольку в большинстве сложных систем многофункциональные операции совершаются одновременно, такие диаграммы позволяют оценить, в каких случаях должны быть комбинированные, а в каких – независимые действия отдельных элементов объекта. Пример многофункциональной диаграммы операций приведен на рис. 2.5.

Блок-схемаотображает главные элементы объекта и показывает существующие между ними взаимосвязи. Блок-схемы могут включать точки принятия решений – логические блоки разветвления прохождения процесса. Главное назначение блок-схем состоит в том, чтобы помочь в анализе системы посредством выявления связей в ее логической структуре и взаимоотношений между элементами объекта. Они являются основным инструментом представления процедурных моделей.

Рис. 2.5. Многофункциональная диаграмма процесса обслуживания

рабочих кладовщиками

Большой интерес для анализа информационных систем представляют информационные модели в виде стрелочных диаграмм, графов, таблиц и матриц. Основное назначение таких моделей – изучение движения и преобразования информации в отдельных элементах объекта и обеспечение единства формального описания задач управления и информационных средств.

При динамическом представлении функционирования объекта выясняются, какие возможны состояния элементов объекта (а следовательно, и объекта), какова возможная последовательность их изменений, чем они вызываются и к чему в свою очередь приводят.

Одним из способов отражения динамики работы объекта является сопровождение статических моделей временными диаграммами и таблицами решений. Таблицы решений показывают, как изменение состояний входов элемента меняет номенклатуру и значения его выходов, т.е. связей с другими элементами, или уровни состояний выходов. Для элементов, выполняющих операции управления, таблицы решений показывают, какие ситуации приводят к выполнению тех или иных управленческих действий.

Особый интерес для отображения динамики исследуемых процессов представляют процедурные модели, увязывающие функциональные модели с информационными, описывая порядок работы по выполнению тех или иных действий с использованием той или иной информации. Для организационно-экономических систем важной особенностью является обязательное рассмотрение в качестве элемента исследуемого объекта человека – лица, принимающего решение. Основное назначение таких моделей – изучение организации и управления в системе. Для описания структуры организации и процедур по ее управлению в последнее время стал широко использоваться метод «линейных карт распределения ответственности» (ЛКРО) и его модификации.

Результаты обследования оформляются в виде сценария, который в словесном и графическом виде концентрирует сведения о существе и количественных характеристиках элементарных процессов исследуемого объекта, характере взаимодействия между ними, значении каждого элементарного процесса в общем процессе функционирования рассматриваемого объекта и дает основу для разработки вариантов решения поставленной задачи, оценки времени, затрат и трудоемкости исследований, а также позволяет оценить потенциальные выгоды от решения рассматриваемой задачи.