С момента изобретения первой ЭВМ, объемы автоматизации растут все больше и больше. Человек продвинулся с проблемно-ориентированной автоматизации производства до повсеместной автоматизации. Одна из важных сторон специфики управления связана с тем, что цели, преследуемые системой, очень часто формулируются слишком неопределенным образом и сплошь и рядом недостаточно точно. Другими словами, цели системы очень часто не только можно трактовать по-разному, но нередко от системы ждут не совсем того, чего от нее требуют на словах. В связи с этим возникает специфическая задача формирования и уточнения целей. Более того, основная цель системы во многих случаях может оказаться слишком некорректной, слишком отдаленной для людей, эту систему образующих. Поэтому, сформулировав и уточнив свою цель, необходимо построить свою иерархию подцелей, доведя их до уровня необходимой конкретности, и определить относительную важность каждой цели одного уровня. [1]
На данном этапе существует несколько основных направлений моделирования АСУ: функциональное моделирование [2], объектно-ориентированное моделирование с использованием языка UML [3], моделирование бизнес процессов [4], моделирование организационной структуры [5]. В целом эти подходы применимы к моделированию, но, как правило, не могут показать полноты картины. Каждый подход имеет свои преимущества и недостатки, однако во всех затруднено отслеживание целей. Работа с целями присутствует в каждом подходе лишь частично. Наиболее полно она отражена в нотации функционального моделирования IDEF0, но все же в ней есть следующие недостатки:
- не прослеживается взаимосвязь между целями, затруднено построение иерархии целей;
- не прослеживаются цели одного уровня;
- сложно определить лиц, принимающих решения (ЛПР).
Объектно-ориентированное моделирование можно ограничено применять для целеориентированного моделирования. При описании моделей данный подход имеет следующие недостатки:
- не отображаются цели, их связи и взаимодействие;
- информация о системе присутствует в меньшем объеме
Подход моделирования бизнес процессов применим в качестве шаблона для описания целей целеориентированных моделей, а подход моделирования организационной структуры применим для создания иерархий целей или структуры ресурсов предприятия.
Таким образом, существует проблема интерпретации моделей, заключающаяся в определении целей и их взаимодействии. Целеориентированный подход позволяет решить эту проблему и, благодаря своей собственной нотации, может повысить интерпретируемость моделей ИАСУ.
Целью магистерской работы является повышение интерпретируемости моделей ИАСУ. Добиться этого можно с помощью механизмов управления целями целеориентированного подхода совместно с механизмами военного командования и управления (Milatary Command and Control:
- формулирование, уточнение;
- построение иерархии целей;
- привязка целей к лицам, принимающим решения;
Для этого совместим механизмы и применим их для описания моделей ИАСУ (формального и графического). Основной задачей является разработка инструментальных средств для моделирования ИАСУ с использованием целеориентированного подхода.
Данная тема является актуальной, т.к. на данном этапе, из-за возросшей сложности АСУ, существует проблема интерпретации моделей. Применение целеориентированного подхода к моделированию может решить эту проблему и повысить интерпретируемость моделей.
В данный момент средств для моделирования с использованием данного подхода не существует
Глобальный.Данной проблемой занимались в Modular Mining Systems Inc., Arizona State University, а также Сергей Сероухов (Sergey Seroukhov, Product Line Architect, Modular Mining Systems Inc., Tucson, Arizona, USA), Andree Röttig (Product Manager, Machine Guidance Systems, Belo Horizonte, Brazil)
Национальный. Данной проблемой в СССР занималися Глушков В.М (Институт кибернетики АН УССР)
Локальный. В пределах ДонНТУ – доц.Привалов М.В.
В основе целеориентированного подхода лежит модель принятия решений в реальном времени, разработанная военными [6]. Модель «Наблюдение-Ориентирование-Решение-Действие» (НОРД) разработана Д.Бойдом по наблюдениям летчиков-истребителей, впоследствии разрослась на другие военные сферы и стала принятой моделью бизнес процессов в военном командовании и управлении (military Command and Control). [7]
Неотъемлемой частью целеориентированного подхода является «дерево целей». Цель верхнего уровня дробится на подцели до тех пор, пока цель нижнего уровня не может быть выполнена [8]. Особенностью данного подхода является то, что объекты системы не подчинены строгой иерархии, а образуют сеть
Данный подход основывается на ряде принципов. Некоторые из них являются общими с другими подходами. Выделим основные принципы данного подхода.
1. Непрерывное управление. Любая деятельность в организации может быть рассмотрена как непрерывный процесс управления, который постоянно проходит через состояния в цикле Наблюдение-Ориентирование-Решение-Действие (НОРД цикл) [9]. Любая, даже самая простая операция, может быть представлена как процесс управления оборудованием либо частями собственного тела.
2. Функциональная завершенность. Любая концептуально-полная целеориентированная АСУ (ЦОАСУ) должна содержать 5 интегрированных функциональных групп: ситуационная осведомленность, анализ, управление,исполнение и взаимодействие. Первые четыре группы соответствуют процессам управляющего цикла НОРД, пятая нужна для взаимодействия со сторонними объектами, окружающей средой.
3. Стандартная и однозначная коммуникация. Коммуникацияв ЦОАСУ должна быть основана на общепонятном непротиворечивом языке и стандартных протоколах. Это включает, но не ограничивается, целями,эскалациями, эффектами, наблюдениями, интерпретациями и т.п.
В данной нотации активный элемент – элемент системы, принимающий решение;
эскалация – цель, сформированная в ответ на невозможность выполнения вышестоящей цели;
эффект – материальный объект или действие,сформированное в результате выполнения цели;
наблюдения и интерпретации – результат восприятия окружающей среды.
4. Информационная целостность. Любое решение в ЦОАСУ имеет причины и следствия, любой анализ основан на реальных эффектах и приводит к новым решениям. ЦОАСУ предоставляет инфраструктуру для поддержания целостности информации в её логической цепочке.
Таким образом, ЦОАСУ обеспечивает петлю обратной связи, соединяющую результаты деятельности с выполняемыми целями. Наличие обратной связи позволяет перейти к полностью автоматическому принятию решений практически на любом уровне управления.
Большинство существующих систем управления не отслеживают цепочки решений и полученных результатов. Такая модель требует присутствия человека для поиска взаимосвязей и толкования результатов. При этом сам процесс управления является непрозрачным. Этот эффект назван в ЦОАСУ как «Островки управления и анализа».
ЦОАСУ предлагает простой механизм для закрытия цикла управления. Он основан на «векторах целей». В процессе управления формируется вектор идентификаторов целей в цепочке, ведущей к исполнению. После исполнения полученные эффекты сохраняются вместе со своим вектором целей. Это позволяет анализировать эффекты по отношению к целям на любом уровне управления.
Представим модель следующим образом:
,где 
– множество, описывающее модель системы или подсистемыи состоящее из множеств активных элементов, целей, эскалаций, потоков ситуационной информации, эффектов, сред;
– множество целей системы, глобальных, поставленныхизвне, и локальных, поставленных данными активными элементами;
– множество эскалаций – множество целей, сформированных в ответ на невозможность выполнения поставленной цели.
– множество эффектов, порождаемых активными
элементами;
– множество потоков ситуационной информации. Потоки
информации – потоки о наблюдениях. Разделены на входящие (
) и исходящие (
):
;
;
– множество сред, среда – объекты вне системы,
которые влияют на работу системы.
– множество объектов системы. Справедливы следующие
утверждения:
,
,где
– множество активных элементов. Подразделяется на
множество автоматизированных активных элементов (
) и множество неавтоматизированных активных элементов (
):
,
;
– множество ресурсов системы;
– множество элементов системы, выполняющих наблюдение.
Причем каждый активный элемент можно представить следующим образом:
, где 
– подмножество базового множества, присущее
данному активному элементу.
– стоимость управления активным элементом;
– время принятия решения активным элементом
Введем понятие состояния объекта. Состояние объекта – это результат выполнения цели. Состояния могут быть двух типов: действительное и желаемое. Действительное описывает состояние выполнение цели втекущий момент времени, желаемое – состояние которое требуется достичь. Описать состояние объекта можно с помощью набора параметров и (или) событий:
,где
– множество параметров объекта;
– множество событий, выполненных объектом или
связанных с объектом.
Процесс перехода от действительного к желаемому состоянию – это процесс выполнения цели. Введем оператор для перехода объекта из состояния 
в состояние 
:
Согласно данной модели имеется возможность определить следующие характеристики модели:
1. Количество автоматизированных объектов системы:
;2.Количество неавтоматизированных объектов системы:
3.Обрабатываемый объем информации:
;4.Генерируемый объем информации:
5.Стоимость выполнения цели:
6.Общая стоимость управления
Длительность
выполнения цели 
:
,
;8.Эффективность управления – отношение общего количества целей, к числу не противоречащих целей:
Как видно из математической формализации модели, целеориентированный подход в явном виде содержит векторы целей и лиц, принимающих решения, а анализ модели, позволяет получить ряд дополнительных характеристик. Очевидно, что для моделирования таких систем необходимо использовать свою нотацию, в основе которой лежит активный элемент, однако сложность состоит в том, что таких инструментов моделирования в настоящее время не существует.
Анализ методологий показал, что целеориентированный подход обладает рядом характерных особенностей, благодаря которым можно повысить интерпретируемость моделей ИАСУ. Выяснено, что существующие подходы к моделированию могут лишь ограниченно отслеживать цели и взаимосвязи между ними. При этом наиболее близко подходит функциональный подход и его нотация IDEF0. Введены и рассмотрены основополагающие принципы предлагаемой интерпретации целеориентированного подхода, выполнена формализация описания АСУ с применением такого подхода. Проведенная работа показала, что для моделирования ЦОАСУ требуется своя нотация, поддержка которой отсутствует в современных средствах моделирования.
1. Глушков В.М – Современные проблемы научного управления – 1969 С. 17-19
2. Марка Д. А. , МакГоуэн К. - Методология структурного анализа и проектирования
3. Рамбо Дж. - UML 2.0. Объектно-ориентированное моделирование и разработка
4. Шеер А.В. - Моделирование бизнес-процессов
5. Тысленко А. Г. - Бизнес-системы. Теория и практика
6. OODA Loop [Электронный ресурс]: Режим доступа: URL: http://www.nwlink.com/~donclark/leadership/ooda.html
7. Grant T.J. – Unifying Planning and Control using an OODA-based Architecture – 2005, С. 4-5
8. Привалов М.В., Сероухов С.А. Перспективы применения целеориентированного подхода к созданию АСУ – 2010, С. 1-7
9. OODA Loops. Understanding the Decision Cycle [Электронный ресурс]: Режим доступа: URL: http://www.mindtools.com/pages/article/newTED_78.htm
При написании данного автореферата магистерская работа еще не завершена. Окончательное завершение: декабрь 2011 г. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или его руководителя после указанной даты.