Метасистемный подход в управлении - часть 11

 

43

3 Синтез метасистем 

 

3.1 Постановка задачи 

 
Задача проектирования системы автоматизации является в общем случае 

сложной.  При  ее  решении  целесообразно  проводить  декомпозицию.  В /23/ 
выделяется четыре иерархических уровня: экономический, технологический, 
структурный  (алгоритмический)  и  параметрический  (технический).  По  на-
шему мнению, эту декомпозицию необходимо дополнить еще одним уровнем 
– социальным, поскольку при автоматизации в первую очередь должны учи-
тываться гуманитарные, юридические, экологические и ряд других социаль-
ных аспектов, которые могут обесценить результаты автоматизации. 

На  экономическом  уровне  ставятся  и  решаются  задачи  оптимизации 

экономических  показателей.  На  технологическом  уровне  решаются  задачи 
оптимизации технологии. Структурный уровень (в теории управления струк-
турная схема тесно связана с алгоритмом управления, поэтому этот уровень 
можно назвать также алгоритмическим) связан с решением задач выработки 
алгоритмов  оптимального  управления  технологическими  процессами.  Нако-
нец, параметрический уровень решает задачи параметрической оптимизации 
системы  управления.  При  этом  критерии  оптимального  синтеза  выявляются 
на более высоком уровне иерархии, а используются на более низком уровне. 

В  настоящее  время  практически  единственной  теорией  автоматизации, 

которая  охватывает  все  указанные  уровни  проектирования,  является  теория 

производительности  общественного  труда  Шаумяна,  сформулированная  им 

еще  в 1932-1933 гг. /24/. Её  сущностью  является  коэффициент  повышения 

производительности  общественного  труда,  равный  отношению  произведён-

ной продукции к затратам, связанным с её изготовлением. 

Эта теория позволяет не только довести проектирование до расчёта тех-

нологических  параметров  и  требуемой  надёжности  применяемого  оборудо-
вания,  но  даже  наметить  три  перспективы  автоматизации:  снижение  затрат 
“живого труда”, снижение стоимости оборудования и повышение производи-
тельности технологического оборудования.  

Однако, данная теория справедлива лишь для так называемой “жёсткой” 

автоматизации и для реализации только экономически обоснованных систем 
автоматизации и не годится для расчета гибких производственных систем, а 
также  систем  автоматизации,  целесообразность  которых  обусловлена  соци-
альным эффектом и эффектом придания человеку новых качеств. 

В настоящее время компьютер становится главным средством автомати-

зации.  Его  возрастающие  возможности  по  охвату  всего  производственного 
процесса в целом позволяют говорить о компьютерно-интегрированном про-
изводстве (Computer Integrated Manufacture - CIM). При этом в качестве объ-

 

44

екта,  на  который  нацелено  производство,  можно  рассматривать  рынок,  как 
изображено на рисунке 3.1. 

Из  схемы  видно,  что  компьютерно-интегрированное  производство  сле-

дит за состоянием рынка (за ценами на разные виды продукции) и за дейст-
вующими  на  него  возмущениями  (колебание  курса  валюты,  изменение  вку-
сов потребителей, технический прогресс), быстро перестраивает производст- 

 

 
 
 
                                                                            

F 

 
 
                                               

U

                                                 

Y 

 
 

Рисунок 3.1 - Схема взаимодействия CIM с рынком 

 

во на выпуск товаров в ассортименте и стоимости, приносящих наибольшую 
прибыль предприятию. 

В условиях рыночной экономики самым главным экономическим пока-

зателем  становится  конкурентоспособность  предприятия  и  продукции.  По-
следняя зависит от прибыли, получаемой от продажи своей продукции. При-
быль же, в свою очередь, является функцией производительности (П) произ-
водства,  качества  (К)  выпускаемой  продукции,  затрат  (З)  на  производство 
продукции  и  степени  учета  побочных  эффектов  (Эк) - экологии,  юридиче-
ских аспектов, местных условий и так далее 

                                              Э = f(П, К, З, Эк).                                    (3.1) 
Попробуем  конкретизировать  данную  формулу.  Поскольку  любая  авто-

матизация связана с затратами, необходимо, чтобы эффект от использования 
её  результатов  был  максимален  и  быстро  оправдывал  вложенные  средства. 
Поэтому логично положить в основу синтеза отношение эффекта от автома-
тизации, измеренного в каких-либо единицах, к затратам, связанным с ней 

                                                      

З

Э

=

η

                                          (3.2) 

и стремиться при проектировании системы автоматизации довести это отно-
шение до максимума. В связи с тем, что оно определяет величину эффекта на 
единицу затрат, его можно назвать коэффициентом удельного эффекта. 

Затраты  могут  быть  денежными,  материальными,  временными,  машин-

ными ( например,  затраты  памяти  компьютера ) и  так  далее,  а  также  ком-
плексными.  При  этом  существует  несколько  видов  эффекта  от  автоматиза-
ции: экономический, социальный или качественный. 

Выделяют три классических обоснования целесообразности автоматиза-

ции (именно с обоснования целесообразности и начинается автоматизация). 

Компьютерно-

интегрированное 

производство 

(CIM)

 

Объект управле-

ния - рынок

 

 

45

С одной стороны, автоматизация оправдана только тогда, когда она при-

носит прямой экономический эффект - повышает производительность труда, 
качество  изготовляемой  продукции,  снижает  её  себестоимость  и  так  далее. 
Тогда эффект может оцениваться в рублях. 

С другой стороны, автоматизация может иметь социальный эффект: ос-

вобождать  человека  от  вредных  и  опасных  условий  труда,  устранять  моно-
тонную  нетворческую  работу  и  так  далее.  В  этом  случае  необходим  поиск 
критериев  для сравнения эффективности систем автоматизации. 

Наконец, автоматизация помогает преодолевать ограниченные природой 

возможности человека, то есть придавать ему новые качества (поэтому дан-
ное обоснование можно назвать «качественным») - многократно увеличивать 
его физическую силу, зрение, слух, интеллект и так далее. Эффект от нового 
качества,  которое  порождает  автоматизация,  требует  меру  для  сравнения 
важности качеств. В этом случае оценка эффекта особенно трудна.  

Не исключён и “комбинированный” вариант. В этом случае необходимо 

ввести коэффициенты ранжирования эффектов 

                                           

З

Э

Э

Э

к

с

2

1

α

α

η

+

+

=

,                              (3.3) 

где Э, Э

с

, Э

к

 – эффекты от аспектов автоматизации: экономического, со-

циального и появления нового качества. 

Данный критерий выгодно отличается от обычно используемой в эконо-

мике разности эффекта и затрат 

                                                         η

1

 = Э – З. 

                                     (3.4) 

С одной стороны, он не требует оценки эффекта в тех же единицах, что 

и затраты (для этого иногда необходима сложная, и часто с элементами боль-
шой неопределенности, методика). С другой стороны, не дает отрицательных 
значений,  как  это  имеет  место  с  разностью (3.4), при  малых  значениях  эф-
фектов.  Наконец  можно  констатировать,  что  данный  критерий  обобщает  и 
критерий  Шаумяна,  и  тем  самым  теория  производительности  труда  может 
быть развита в более общую теорию автоматизации на базе этого критерия. В 
этом случае формула производительности труда преобразуется к следующе-
му виду 

                                                                NЭ

г

           

                                             А

т

 = ----------------------- ,                           (3.5) 

                                                      [k + N(m + 1)] Т

ж

  

где Э

г

 –годовой экономический эффект от автоматизации; остальные со-

ставляющие  здесь  соответствуют  обозначениям  теории  производительности 
труда:  

Т

ж

 - текущие затраты живого труда обслуживающих рабочих, которые, 

используя средства труда, создают новые материальные ценности,  

k – коэффициент технической вооруженности живого труда, характери-

зующий  отношение  единовременных  затрат  овеществленного  труда  на  соз-
дание средств производства к годовым затратам живого труда,  

m – коэффициент  энергоматериалоемкости  живого  труда,  характери-

зующий отношение годовых текущих затрат овеществленного труда на инст-

 

46

румент,  электроэнергию,  вспомогательные  материалы  и  ремонт  к  годовым 
затратам живого труда (подробнее смотри /25/).  

Прямым  следствием  применения  этого  критерия  является  расширение 

направлений автоматизации, при котором к прежним трем путям добавляется 
улучшение  качества  продукции,  множество  социальных,  экономических, 
технологических мероприятий, которые повышают значение числителя. 

Задачу синтеза метасистем рассмотрим на примере некоторой обобщен-

ной гибкой производственной системы (ГПС). 

Используем концепцию двух процессов, описанную в разделе 2.1. Тогда 

внешний  процесс  будет  протекать  на  рынке  и  определять  виды  продукции, 
пользующиеся  спросом.  Внутренний  процесс  (изготовление  продукции)  бу-
дет протекать в ГПС. Согласование этих двух процессов приведет к изготов-
лению продукции, наиболее выгодной при эксплуатации данной ГПС. 

Итак, имеется M видов продукции, цена на которые на рынке превышает 

расчетную себестоимость ее изготовления в проектируемой ГПС. Необходи-
мо при заданных затратах К выбрать технологические структуры, изготавли-
вающие  продукцию,  приносящую  наибольшую  прибыль  от  эксплуатации 
ГПС,  то  есть  максимизирующие  критерий (3.2). При  этом  необходимо  учи-
тывать  возможность  перекрытия  структур  с  помощью  коэффициентов  пере-
крытия c

ij

, перераспределения управляющих ресурсов ( в соответствии с ис-

следованием, описанным в разделе 2.4), приводящую к общему уменьшению 
потерь  за  счет  уменьшения  дисперсии – b

i

∆D 

и  ограниченную  покупатель-

ную способность рынка, а также ограничения, вносимые существующей тех-
нологией. Обсудим последние ограничения более подробно.  

 

3.2 Выявление ограничений 

 

Модель, включающая номенклатуру и объемы продукции, рассматрива-

лась в экономике /26/. При этом использовалась критериальная функция вида 

                                    

∑ ∑

→

= =

L n

i

i

i

X

C

1 1

min

ν

τ

ν

,                                       (3.6) 

где 

i

C - оптовая цена i –го заказа; 

τ

ν

i

X - признак включения i –го заказа в τ – ый период; 

ν – признак приоритетности выполнения i –го заказа 

при следующих ограничениях: 

- по пропускной способности