18420

Организационная и функциональная структура АСУ. Методика формализации систем

Лекция

Менеджмент, консалтинг и предпринимательство

Лекция 5. Организационная и функциональная структура АСУ. Методика формализации систем. Структура АСУ и ее анализ. Организация протекающих внутри системы информационных и управляющих процессов основана на принятой для этого внутренней структуре. При изучении хара

Русский

2013-07-08

61.5 KB

28 чел.

Лекция 5.

Организационная и функциональная структура АСУ. Методика формализации систем. 

Структура АСУ и ее анализ.

Организация протекающих внутри системы информационных и управляющих процессов основана на принятой для этого внутренней структуре. При изучении характера структур любую систему можно рассматривать как некоторую совокупность взаимосвязан элементов (объектов, понятий, процессов). Каждая такая система Sj является обособленной и может рассматриваться как некоторая часть (подсистема) более общей системы S (метасистемы): SjS. Взаимосвязь между системами S и Sj строится по принципу иерархии, предусматривающей подчиненность подсиcтемы Sj метасистеме S в смысле как структурного местоположения, так распределения управляющих функций. Следовательно, любую систему можно расчленить на подсистемы различных рангов, осуществляя процесс деления по соответствующим признакам до получения составляющих элементов.

Как правило, членить систему можно несколькими способами, причем во всех случаях возможно различное число частей (подсистем). Полученное в результате такого членения множество, всех систем будем называть М — множеством системы S; существует столько же М множеств данной системы, сколько и способов ее членения. Таким образом, метасистему S можно представить в виде дерева, на котором выделяются отдельные подсистемы, относящиеся к разным уровням (рисунок 1). Наличие полученных при этом подсистем и взаимосвязей между ними и образует структуру системы Sо  определяемую совокупностью связей (отношений) между подсистемами, принадлежащими некоторому множеству, и зависит от того, какое из возможных множеств системы выбрано для структурной схемы.

В реально действующих управляющих системах делить и организовывать подсистемы можно по функциональному и организационному признаку или по составу системных элементов деление по функциональным признакам ведется в соответствии с имеющимися функциями системы, а по организационным — с учетом специфических особенностей иерархической структуры системы. Членение системы по составу элементов производится с учетом структуры самих элементов при выполнения ими определенных функций. Таким образом, подсистему можно рассматривать как некую часть системы, сформированную и выделенную по определенному признаку, охватывающую соответствующую группу задач и имеющую самостоятельную частную цель.

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    

Уровень 0                                            S0     

Уровень 1              

                              S1                              S2                              S3 

Уровень 2         S11   S12      S21        S22       S23         S31                    S32

Уровень3

               

             S111         S112            S121   S122     S231          S232   S321          S322  

Рисунок 1 Дерево системы в результате ее членения на подсистемы.

Взаимосвязь между отдельными подсистемами часто проявляется в том, что результаты решения задач в одной из подсистем служат исходными данными или ограничениями для выполнения функций, возложенных на другие подсистемы. В большинстве случаев АСУ представляют собой сложный комплекс параллельно действующих подсистем, занимающих определенное место как в общей цели управления, так и в иерархической структуре всей управляющей части системы.

Под иерархичностью структуры системы управления понимается многоступенчатый пирамидальный принцип ее построения с подчинением низших ступенёй высшим. Функции контроля и управления при этом распределяются на несколько уровней с приоритетом управляющих сигналов старших уровней. Иерархическое строение сложной системы обеспечивает ее повышенную устойчивость к внешним возмущениям, позволяет локализовать конфликты, возникающие внутри системы, является основным условием согласования локальных элементов системы с ее глобальными целями.

При иерархической структуре управления период обмена информацией на каждом уровне неодинаков, для этого вводится шаг управления Ту (период между двумя соседними управляющими воздействиями). Одной из количественных оценок иерархической структуры является коэффициент иерархии, который определяется отношением числа управляемых подсистем или объектов нижнего уровня к числу управляющих устройств следующего, более высокого уровня. Этот показатель может быть постоянным для всех рангов системы или выбираться в зависимости от сложности процессов управления для каждого уровня отдельно. Наиболее рациональной с точки зрения качества принятия решений следует считать такую структуру системы, когда на каждом организационном уровне решаются вопросы соответствующей компетенции и автоматически отсеиваются и передаются на следующую ступень те из них, которые связаны с необходимостью решения на высшем уровне.

Поскольку многоступенчатые системы управления сложными объектами имеют разветвленную структуру связей как внутри отдельных подсистем, так и между ними, то каждую функцию управления можно представит как ряд последовательно связанных между собой задач, которые решаются на соответствующих ступенях иерархической системы. Структуру АСУ следует строить по принципу минимизации числа иерархии с учетом наиболее простых схем взаимосвязи между элементами системы. Но вместе с тем необходимо предусмотреть условия полной самостоятельности каждой подсистемы и обособленных объектов. Важное значение при управлении иерархической системой имеет проблема координации.

Координация как функция управления представляет собой процесс, направленный на обеспечение пропорционального и гармоничного развития совокупности различных сторон объекта (технической, производственной и др.) при оптимальных для данных условий трудовых, денежных и материальных затратах. Координирование подсистем означает такое воздействие на подсистемы, которое заставляет их действовать согласовано. В общем случае координация осуществляется в связи с определенной целью или задачей. Например, деятельность отдельных подразделений организации координируется таким образом, чтобы вся организация в целом достигла поставленной цели. Так как нижестоящие системы стремятся достичь своих собственных локальных целей, то, вообще говоря, между ними возникает конфликт, который приводит к тому, что глобальная цель скорее всего не будет достигнута. И действия координатора направлены как раз на преодоление такого внутриорганизационного конфликта, который должен быть если не полностью устранен, то по крайней мере сглажен.

Процесс координирования в общем случае подразделяется на две части: установление операционных правил, предписывающих членам организации, как они должны действовать (выбор способов координации) и практическое обеспечение выполнения этих правил в деятельности организации (выбор конкретных значений координирующего воздействия).

Проблема координации в значительной степени связана с расчетом взаимодействия нижестоящих элементов или определением степени самостоятельности элементов организации, выражающихся в понятиях централизации и децентрализации.

Централизация — это концентрация принятия решений на высшем уровне, децентрализация — делегирование ответственности за ряд основных решений на более низкие уровни иерархии. Централизация непосредственно решает проблему координации и управления деятельностью подразделений, помогает устранять дублирование функций и нежелательное соперничество между руководителями подразделений при принятии решений. Децентрализация целесообразна тогда, когда требуется быстрая реакция организации в смысле перестройки ее локальных и глобальных критериев деятельности. Децентрализация способствует принятию решений на том уровне, где легче всего выработать наилучшие решения и получить всю необходимую информацию. Проблему соотношения централизации - и децентрализации следует рассматривать с позиций рационального сочетания автономии и координации.

Рассмотрим меры централизации для идеализированной модели иерархического управления системой предприятий, объединенных в управление. Предположим, что структура системы управления уже задана, и постараемся выяснить, как это может отразиться на процедурах планирования.

Иерархическая структура управляющей части системы подразумевает прежде всего разделение функций обработки информации и принятия решений между его частями (звеньями). Такое распределение обязанностей по переработке информации определяется прежде всего объемом информации и требованиями к ее обработке (качеству, времени обработки, стоимости), необходимыми для принятия решений. Может оказаться, что полностью централизованный сбор и обработка информации либо технически невозможны, либо приводят к значительному запаздыванию в принятии решений или к принятию решений по устаревшей ин формации. Во всех случаях это приводит к        снижению эффективности управления. Одним из путей преодоления трудностей, вы званных большим объемом информации и сложностью ее обработки, является «распараллеливание» процедур обработки информации, т. е. разделение системы на звенья, каждое из которых работает только с небольшой частью общего объема информации. Однако этот путь неизбежно приводит к децентрализации не только переработки информации, но и процедур принятия решений. Отдельные звенья системы, способные учесть все изменения конкретной ситуации, получают право самостоятельно принимать решения по тем или иным вопросам. Так, в системе управления возникает иерархическая структура.

Для принятия решений в отдельных звеньях системы требуется меньший объем информации, и, следовательно, эти решения принимаются в условиях меньшей неопределенности, а это то, к чему мы стремились,. переходя от полностью централизованного управления к иерархическому. Однако из этого не следует, что децентрализация всегда желательна, так как она, в свою очередь, служит источником новой неопределенности: как только некоторая часть общей системы (подсистемы) получает право принимать решения, она превращается в некоторый самостоятельный функционирующий организм и неизбежно приобретает собственные цели, в общем случае нетождественные интересам, верхних уровней. Поэтому следует говорить об оптимальной неопределенности и оптимальной мере децентрализации, об оптимальном распределении функций принятия решений между центральным руководством и подсистемами.

Теория иерархических систем управления имеет ряд специфических проблем, основной из которых является формирование целей подсистем. Результат функционирования системы существенно зависит от уровня взаимной информированности разных звеньев иерархии о целях этих звеньев. Директивное задание целей подсистемам, по-видимому, невозможно. Как правило, полная информированность высших уровней иерархии о целях отдельных звеньев отсутствует. Поэтому для руководства важно априори оценить цели отдельных подсистем.

АСУ, как и любая система управления, состоит из четырех основных компонентов:

- объективно необходимых функций (работ) управления: планирование, учет и регулирование;

- структуры подразделений аппарата управления;

- производственно-экономической информации;

-  технических средств сбора и преобразования информации.

Главная проблема — распределение задач и полномочий между звеньями структуры системы управления.

В организационной структуре можно выделить служебные, функциональные, информационные и технические связи. Служебная связь (линейная) — связь между выше- и нижестоящими элементами. Функциональная связь — связь между выше- и ниже стоящими элементами, но при этом вышестоящий элемент уже не решает того, что должен делать нижестоящий (указания, рекомендации). Информационная связь — связь между элементами, обычно стоящими на одном уровне и обменивающимися осведомительной информацией. Техническая связь — связь между работниками, выполняющими одну и ту же функцию. Определяющими являются служебные и функциональные связи.

В зависимости от вида связей элементы структуры делятся на линейные, функциональные и обслуживающие. Линейные элементы реализуют весь объем функций управления: они выполняют основные управляющие функции, несут всю полноту власти и ответственности за итоги деятельности и использование рекомендаций и советов вспомогательных элементов. Функциональные элементы изучают отдельные функции управления (планирование, прогноз, анализ) и выступают в роли экспертов линейных элементов. Обслуживающие элементы (канцелярия, архив) обеспечивают работу основных и функциональных элементов. В реальной структуре управления помимо указанных трёх типов элементов выделяется еще ступень руководства, под которой понимают совокупность звеньев, расположенных на одном уровне. Количество нижестоящих элементов, подчиняющихся вышестоящему, называется радиусом действия руководителя.

Структуры реальных систем управления чрезвычайно разнообразны, но все множество известных иерархических структур управления можно разделить на три основных типа в зависимости от вида связей между элементами: линейная функциональная, линейно-функциональная, матричная.

При линейной структуре (рисунок 2а) каждый элемент имеет только одного непосредственного начальника. Связи — линейные. Такая структура предполагает четкое распределение полномочий и обязанностей каждого элемента. К недостаткам такой структуры относятся: трудность координации между элементами на первой ступени; вышестоящий элемент должен 6ыть компетентен во всех вопросах работы всех нижестоящих элементов. Линейная структура используется в системах со сравнительно простыми функциями элементов, а также при одинаковых функциях элементов одного уровня (например, в армии, церкви и т. д.).

При функциональной структуре (рисунок 2б) предполагается введение специализации руководителей. Такая, структура имеет следующие особенности: не решена проблема координации — каждый нижестоящий элемент получает указание от нескольких руководителей, и поэтому не всегда можно определить порядок их выполнения по мере усложнения управления возникают новые функциональные подслужбы и исполнители получают еще больше число руководителей, что приводит к дезорганизации управления.

                                                              

                            

                                                                                                                                                                                                             

Рисунок 2 а Пример линейной  структуры управления.

                     

                                                                                                                      

Рисунок 2 б Функциональная структура управления.

                                         

PAGE  28


Элемент А

Элемент В1

Элемент Вп

Элемент С11

Элемент Спп

Элемент Сп1

Элемент С1п

Управляющий элемент по функции А1

Управляющий элемент по функции Аn

В11

В1n

Вnn

Вnn


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

69293. Командний інтерфейс користувача 33 KB
  Командний інтерпретатор запускають щоразу, коли користувач реєструється у системі із термінала, при цьому стандартним вхідним і вихідним пристроєм для інтерпретатора і запущених за його допомогою програм є цей термінал.
69294. Загальні принципи мережної підтримки 35 KB
  Під мережею розуміють набір комп’ютерів або апаратних пристроїв вузлів nodes пов’язані між собою каналами зв’язку які можуть передавати інформацію один одному. Рівні мережної архітектури і мережні сервіси Функції забезпечення зв’язку між вузлами є досить складними.
69295. Загальні принципи завантаження ОС 44.5 KB
  Тут зробимо короткий огляд загальних принципів організації завантаження операційних систем. Основну увагу буде приділено апаратній ініціалізації комп’ютера і принципам реалізації завантажувача ОС.
69296. Багатопроцесорні та розподілені системи 54.5 KB
  У багатопроцесорних системах набір процесорів перебуває в одному корпусі та використовує спільну пам’ять а також периферійні пристрої. Типи багатопроцесорних систем Залежно від особливостей апаратної реалізації багатопроцесорні системи бувають такі: з однорідним доступом до пам’яті...
69297. Поняття операційної системи, її призначення та функції 65.5 KB
  Комп’ютерні системи від самого початку розроблялися для розв’язання практичних задач користувачів. Можна дати таке означення операційної системи. Призначення операційної системи Операційні системи забезпечують поперше зручність використання комп’ютерної...
69298. Базові поняття архітектури операційних систем 33 KB
  Операційну систему можна розглядати як сукупність компонентів, кожен з яких відповідає за певні функції. Набір таких компонентів і порядок їхньої взаємодії один з одним та із зовнішнім середовищем визначається архітектурою операційної системи.
69299. Особливості архітектури: UNIX і Linux 70 KB
  UNIX є прикладом досить простої архітектури ОС. Більша частина функціональності цієї системи міститься в ядрі, ядро спілкується із прикладними програмами за допомогою системних викликів. Базова структура класичного ядра UNIX зображена на...
69300. Базові поняття процесів і потоків 39.5 KB
  Однозначна відповідність між програмою і процесом встановлюється тільки в конкретний момент часу: один процес у різний час може виконувати код декількох програм код однієї програми можуть виконувати декілька процесів одночасно.
69301. Багатопотоковість та її реалізація 50 KB
  Багатопотокове застосування може реалізувати цей вид паралелізму через створення нових потоків які виконуватимуться коли поточний потік очікує операції введеннявиведення. При цьому використання потоків дає можливість організувати паралельне обслуговування запитів...