Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Введение

Известно, что сейчас проектирование автоматизированных систем направлено на автоматизацию бизнес-процессов: бизнес-процессы автоматизируются множеством отдельных управляющих систем, подсистемы интегрируются с помощью связующего промежуточного программного обеспечения. Процесс модификации и интеграции таких систем является сложной и дорогостоящей задачей из-за недостаточной гибкости процессов, хрупкости систем и конфликтов целей. Целеориентированный подход к проектированию предполагает изучение и анализ целей создания автоматизированной системы для эффективной её реализации, унификации подхода к проектированию АСУ и упрощения процесса интеграции.

1. Цель, задачи и актуальность исследования

Архитектура целеориентированных АСУ проектируются с учетом целеориентированного подхода [1]. В целеориентированных АСУ одним из важных компонентов является блок управления целями, отвечающий за построение структуры целей, её хранение, а также управления целями при работе системы.

Целью магистерской работы является разработка программного обеспечения для управления целями в ЦОАСУ.

Первоначальными задачами являются выбор способов представления и хранения целей, а также разработка методов управления целями в ЦОАСУ.

Научная новизна и актуальность работы в том, что на данный момент нет единого способа управления целями в многоуровневых целеориентированных системах управления (ЦОАСУ).

2. Исследования и разработки по целеориентированию

На глобальном уровне исследованиями и разработками по данной тематике занимаются университет Аризоны (Arizona State University), представители компаний Modular Mining Systems Inc. (Sergey Seroukhov, Product Line Architect, Modular Mining Systems Inc., Tucson, Arizona, USA) и Machine Guidance Systems (Andree Rottig, Product Manager, Machine Guidance Systems, Belo Horizonte, Brazil).

На национальном уровне можно выделить исследования в области самоорганизующихся систем В.М. Глушкова (Институт кибернетики АН УССР).

На локальном уровне, в пределах ДонНТУ, научные разработки в области целеориентирования ведут проф. Скобцов Ю.А, доц. Привалов М.В., доц. Скобцов В.Ю., доц. Телятников А.О.

3. Принципы целеориентированного подхода

Ключевыми принципами проектирования целеориентированных систем являются принцип непрерывного управления и принцип целеориентирования.

Непрерывное управление определяет взаимодействия в системе, характерные для многоуровневых систем, которые построены на следующих принципах: последовательное вертикальное расположение подсистем, приоритет действий подсистем верхнего уровня, зависимость действий подсистем верхнего уровня от фактического исполнения нижними уровнями своих функций [2].

Принцип целеориентирования определяет цели, достижение которых выполняется системой.

В общем случае цель представляет собой состояние, к которому направлена тенденция движения объекта, и, как правило, возникает из определённой проблемной ситуации. Система выступает средством разрешения проблемы: выполняя свои функции с использованием определённых структур, система обеспечивает решение [3]. Цель является системообразующим фактором: нет систем без цели и именно для достижения цели группа элементов объединяется в систему и действует. Цель системе ставится извне, а от системы требуется только способность выполнять эту цель. Внешним целеполагающим воздействием может быть другая система (или системы) [4]. На основании этого принципа мы можем представить систему как набор подсистем, каждая из которых имеет собственные цели более низкого уровня и собственные подсистемы. Уровни целей:

Декомпозиции целей осуществляется путём построения дерева целей. Построение дерева целей является методом систематизации действий для достижения целей системы управления [5]. В процессе построения дерева главная цель разбивается на подцели, и этот процесс повторяется итеративно до тех пор, пока в терминальных узлах дерева не будут получены элементарные действия. Пример дерева целей представлен на рисунке 1.

Дерево целей

Рисунок 1. Дерево целей

Работа ЦОАСУ в целом и каждой из отдельных её составляющих представляет собой непрерывный цикл управления OODA, состоящий из четырёх этапов: наблюдение, ориентирование, решение, действие [6].

Цикл OODA

Рисунок 2. Цикл OODA

Модель OODA разработана Д. Бойдом и показала свою эффективность в военном деле и бизнесе. Данный цикл может быть применим к любому процессу управления.

В ЦОАСУ этап наблюдения (Observe) соответствует сбору информации о работе системы; стадия ориентирования (Orient) – определению проблемы; стадия решения (Decide) – планированию дальнейших действий, и, наконец, стадия действия (Act) соответствует всем операциям системы, выполняемым в соответствии с принятым решением.

Архитектура ЦОАСУ [7] строится таким образом, что каждой стадии цикла управления соответствует свой функциональный блок. Кроме того она содержит блок взаимодействия, предназначенный для связи и коммуникации компонентов системы. Коммуникация осуществляется при помощи структурированной информации: целей и информации о работе системы.

4. Управление целями в ЦОАСУ

Важным компонентом целеориентированной системы является подсистема управления целями. На основе целей принимаются управляющие решения и выполняются действия. Управление целями включает в себя: формулирование целей (определение, структурирование), анализ и оценку целей, передачу целей, достижение целей, анализ прогресса.

4.1 Определение цели

Цель – это ожидаемое состояние дел, которое человек или система планируют или намерены достигнуть. Для определения цели можно использовать принцип 5WH, позволяющий описать цель в конкретных, измеримых и определенных во времени терминах:

W= {Who, What, Where, When, Why, How} – Множество-определение цели.

Поскольку цель – это состояние системы в будущем, определим состояние системы в момент времени t, как набор параметров:

P = {p1, p2, ..., pN} – параметры системы, где N – количество параметров;

Цель можно рассматривать как множество, состоящее из определений, множества параметров, целевых параметров и ограничений:

G=<W, P, C, B>

Целевые параметры: С={c1, c2,…,cN}, где N – число целевых параметров.

Ограничения: B={bL1, bH1, bL2, bH2, …,bLM, bHM}, где M – число заданных ограничений.

4.2 Структурирование целей

Высокоуровневые цели детализируются, разбиваются на подцели, передаются через уровни управления до тех пор, пока они не будут исполнены. Результаты исполнения собираются вместе и вносят вклад в общие достижения организации. Структурирование может производиться различными способами, однако существует несколько аспектов, которые должны приниматься во внимание при структурировании цели:

Одним их методов, используемых для структурирования целей, может быть метод WBS (Work Breakdown Structure) – иерархическое разбиение цели на последовательность шагов (задач). Результатом структурирования является дерево целей.

Анимация: построение дерева целей

Рисунок 3. Построение дерева целей (анимация: 5 кадров, 5 циклов, 45 Кб)

4.3 Достижение целей

На основе OODA цикла каждым элементом системы выполняются действия, направленные на достижение целей. Критерием достижения цели может служить значение отклонения текущих целевых параметров системы от параметров цели:

  (1)

Здесь ci – целевой параметр текущего состояния системы, ci' – желаемое значение параметра, заданное целью. То есть, достижением цели является минимизация значения Q, при соблюдении ограничений bLj ≤ pj ≤ bHj, j∈[1;M], где M – число ограничений.

 (2)

при соблюдении ограничений для цели и всех подцелей в иерархии. Здесь Q' – критерий достижения k-й подцели, K – число подцелей; ci' – желаемое значение параметра, заданного целью; ci – целевой параметр текущего состояния системы.

Выводы

Целеориентированный подход позволяет создавать системы, построенные по общим принципам, что упрощает процесс их интеграции. Проектирование целеориентированных автоматизированных систем управления основывается на детальном анализе целей, и учитывает архитектурные особенности целеоринтированного подхода. Важным компонентом ЦОАСУ является подсистема управления целями. Проведенный анализ показал, что цель в ЦОАСУ возможно представить в виде определений, множества параметров, целевых переменных и ограничений. Для оценки достижения цели используется критерий достижения, учитывающих иерархию целей.

Примечание

При написании данного реферата магистерская работа еще не завершена. Окончательное завершение: декабрь 2012 года. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или его руководителя после указанной даты.

Список источников

  1. Привалов М.В., Сероухов С.А. Перспективы применения целеориентированного подхода к созданию АСУ. Информационные управляющие системы и компьютерный мониторинг – Донецк, ДонНТУ – 2010.
  2. М.Месарович, Д.Мако, И.Такахара. Теория иерархических многоуровневых систем. M.:Мир, 1973. – С. 20.
  3. Сурмин Ю.П. Теория систем и системный анализ: Учеб. пособие. / Сурмин Ю.П. – К. : МАУП, 2003. – 368 с.
  4. Теория систем и системный анализ в управлении организациями: Справочник: Учеб. пособие / Под ред. В.Н.Волковой и А.А.Емельянова. – М. : Финансы и статистика, 2006 p. – 848 с.
  5. Долятовский В.А. Исследование систем управления: Учебно-практическое пособие. / В.А.Долятовский, В.Н.Долятовская – М. : ИКЦ Март, 2003. – 256 c.
  6. McElman, C. From Buttons to Bits – Achieving Level 3 Integration. Paper 4383, APCOM 2009 conference, Vancouver BC, Oct. 2009. / C. McElman, S. Seroukhov // [Электронный ресурс]. – Режим доступа: www/URL: http://www.mmsi.com/.
  7. T.J. Grant. Unifying Planning and Control using an OODA-based Architecture. // [Электронный ресурс]. – Режим доступа: www/URL: http://www.c2coe.org/.