Технические науки / 12. Автоматизированные системы управления на производстве.

 

Д.В. Прохоренко, д.т.н. Н.А. Соколова

Херсонский национальный технический университет, Украина

Анализ типов организационных структур при построении систем управления промышленным производством

 

Качество управления организационно-техническими системами существенно за­висит от полноты и согласованности реализации функций управления, от умелого сочетания административных методов управления с эконо­мическими методами и самоуправлением. В максимально обобщенном виде наиболее значительная роль отводится, как правило, таким функциям управления, как функция организации, прогнозирования, планирования, учета, контроля, осуществления действий, стимулирования. Рассмотрим их более подробно.

Функция организации заключается в формировании, развитии и систематической перестройке организационных структур производства и управления в соответствии с изменяющимися социально-экономическими условиями. Функция организации включает в себя организацию самой системы и организацию системы управления системой. При этом ее реализация существенно зависит от качества решения задач организации – особого класса задач управления. Обычно выделяют три основные группы задач организации: задачи на разделение (декомпозицию) системы, распределения, на объединение (композицию частей системы).

Решение задач на разделение (декомпозицию) системы предполагает, исходя из общесистемных свойств, формирование элементарного состaва частей, подсистем системы. В простейшем случае требуется разбить множество на подмножества. Причем самый простой способ - разбиение на непересекающиеся подмножества.

При решении задач распределения по всем частям и подчастям системы распределяются функции, задачи, ресурсы. Это, пожалуй, один из самых сложнейших типов задач организации. Уровень их проработки в настоящее время крайне незначителен. В свою очередь решение задач на объединение (композицию) элементов частей системы предполагает установление связей, взаимных отношений между элементами и частями системы и способов их взаимодействия и на этой основе формирование целого из частей.

Следует подчеркнуть, что характер, способы и методы решения задач на разделение, распределение, объединение (композицию) специфичны и зависят от требований к организации, предъявляемых со стороны организационных структур, на которых они решаются. Так требования к задачам организации системы в многосвязных и иерархических структурах существенно отличаются. Не составляют исключения и другие перечисленные типы организационных структур.

Понятие организации неразрывно связано с понятием структуры системы. Задание структуры системы, в свою очередь, предполагает: четкое выделение подсистем, частей системы; структурированное описание связей между элементами системы и подсистемами; формирование функций элементов и частей системы и их систем­ное определение; характеристику способов взаимодействия частей, элементов системы.

Степень организованности системы зависит, таким образом, от уровня определенности перечисленных структурных компонент.

Схематически структура системы обычно изображается в виде ориентированного или неориентированного графа, в котором его вершины представляют собой элементы системы, а дуги (ребра) отобража­ют связи между этими элементами. Наиболее характерные типы организационных структур: последователь­ные, кольцевые, звездочные, многосвязные, иерархические и смешанные (табл. 1)


Таблица 1

Типы организационных структур

Наименование структуры

Вид структуры

 

Последовательная структура

 

 

 

 

 

 

 

Кольцевая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Звездочная

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Многосвязная

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Многоуровневая иерархическая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Последовательная структура является простейшей из организаци­онных структур. В ней всегда существует либо непосредственная, ли­бо опосредованная прямая связь между элементами системы и полностью отсутствуют обратные связи. Однако учет в экономико-математических задачах в качестве дополнительного ограничения даже такой простейшей организационной структуры, как последовательная, может существенно изменить ее постановку, экономико-математическую модель и метод решения. Приведем пример.

Предположим, что предприятием выпускается однотипное изделие, которое собирается из различных деталей, изготовляемых на одном из имеющихся станков. Требуется максимизировать количество выпускаемых изделий за некоторый заданный период при соответствующем ограничении на располагаемый фонд времени работы оборудования предприятия. Приведенная задача может быть описана следующей моделью:

.

Здесь n означает количество типов деталей, из которых комплек­туется однотипное изделие, m - количество типов станков, Nj - количество деталей j-го типа, необходимое для изготовления одно­го изделия. Параметр управления (переменная) хij отражает плани­руемое количество деталей j-го вида, изготовляемых на станке i-го вида. Cоответственно tij - время обработки j- й детали на i –м станке, а Ті – располагаемый фонд времени работы і-го станка. Если предположить теперь, что технология изготовления из­делия имеет последовательную структуру (то есть все т станков технологически связаны в последовательную цепочку), то нетрудно будет заметить непригодность ранее построенной модели для этой новой задачи. Более того, качественно меняется сама задача, транс­формируясь из задачи объемного календарного планирования в задачу дискретного календарного планирования. А это фактически означает переход к новому классу математических задач, необходимость использования качественно иного математического аппарата. В отличие от последовательной кольцевая структура представляет собой замкнутую структуру, в которой каждый элемент системы имеет ровно две связи с соседними элементами. Данная структура весьма экономична с точки зрения числа связей между эле­ментами. Такие структуры, как и последовательные, часто можно встретить в кон­вейерном производстве. Вместе с тем выделение и обособление кольце­вых структур может быть положено в основу формирования в производ­ственный комплекс предприятий (производств) с учетом всего технологического цикла.

Особый интерес представляют звездочные структуры. Они также весьма экономичны в смысле количества связей между элементами системы. Однако имеют следующую особенность: разрушение какой-либо связи отделяет элемент от системы (заметим, подобный эффект отсутствует в кольцевых структурах). Примером такой струк­туры в хозяйственной практике является, в частности, хорошо известная структура управления производством по отделениям, состоящая из центра (штаб-квартиры фирмы) и технико - экономически обособленных его филиалов. В рамках такой структуры управления указанная характерная особенность звездочных структур служит важнейшим фактором повышения адаптивности и жизнеспособности функционирующей экономической системы, поскольку, осуществляя финансовый кон­троль, штаб-квартира фирмы (центр) в то же время не отвечает по обязательствам своих филиалов. А это означает, что при серьезных финансовых затруднениях связи между центром и филиалом разрывают­ся и фактически филиал отторгается, как инородное тело от продолжающей функционировать экономической системы, в которой вместо не­го могут появиться несколько новых, совершенно иных филиалов (от­делений).

Многосвязной структурой называется такая организационная структура, которая состоит из экономически самостоятельных и рав­ноправных хозяйственных единиц, имеющих не менее двух непосредст­венных связей с какими-либо из остальных элементов системы. Заметим, что кольцевая структура является частным слу­чаем многосвязной структуры. Важная особенность многосвязных структур состоит в том, что в них нет подсистем, принимающих неза­висимый от других подсистем решения. При этом она обладает следующими свойствами: любая подсистема может влиять на все аспекты поведения систе­мы; время преобразования входных компонент в выходные слабо зави­сит от положения подсистемы в структуре; в рамках данной структуры управляющие функции распределены между всеми элементами системы или группами элементов; функции подсистем (элементов) более конформны и достаточно легко и мобильно изменяются в процессе взаимодействия элементов, частей системы. Примером многосвязных структур в хозяйственной практике могут служить разнообразные горизонтальные структуры в экономических системах.

В отличие от многосвязных иерархические организационные стру­ктуры отображают функционирование различного рода вертикальных структур в экономических системах. При этом иерархические структуры удовлетворяют условиям: каждая подсистема является либо уп­равляющей, либо подчиненной, либо (по отношению к подсистемам раз­личного уровня) и тем и другим одновременно; существует, по край­ней мере, одна подчиненная система; существует одна и только одна подсистема, непосредственно управляющая по отношению к другим; любая подчиненная подсистема непосредственно взаимодей­ствует с одной и только одной управляющей. Иерархическую структуру, в которой имеется, по крайней мере, одна управляющая и одновременно подчиненная подсистема, называют многоуровневой.

Многоуровневые иерархические структуры обладают, по оценкам уче­ных, следующими свойствами: подсистема более высокого уровня имеет дело с более широкими аспектами поведения системы в целом; время преобразования входных компонент в выходные увеличива­ется с повышением уровня управляющей подсистемы; подсистемы более высоких уровней иерархической структуры имеют дело с более медленными, устойчивыми, инерционными аспектами и параметрами поведения системы; с повышением уровня подсистем увеличивается удельный вес информации и усиливается ее роль в функциональной деятельности системы. Наконец, смешанные структуры представляют собой различные комбинации иерархических и неиерархических структур.

 

Литература:

1. Мессарович  М., Такахара  Я. Общая теория систем: математические основы. - М.: Мир, 1978. - 311с.

2.     Теоретические и прикладные проблемы создания систем управления технологическими процессами // Тезисы докладов Всесоюзного  научно-технического совещания. – Челябинск, 1990. Часть 1. -  128с.

3.    Математические методы оптимизации и структурирования систем // Межвузовский сб. – Калинин: КГУ, 1980. – С. 115-119.