З моменту винаходу першої ЕОМ, обсяги автоматизації ростуть все більше і більше. Людина розвинулася з проблемно-орієнтованої автоматизації виробництва до повсюдної автоматизації. Одна з важливих сторін специфіки управління пов'язана з тим, що цілі, переслідувані системою, дуже часто формулюються занадто невизначеним чином і часто недостатньо точно. Іншими словами, цілі системи дуже часто не тільки можна трактувати по-різному, але нерідко від системи чекають не зовсім того, чого від неї вимагають на словах. У зв'язку з цим виникає специфічне завдання формування та уточнення цілей. Більше того, основна ціль системи в багатьох випадках може виявитися занадто некоректною, занадто віддаленою для людей, що цю систему утворюють. Тому, сформулювавши і уточнивши свою ціль, необхідно побудувати свою ієрархію підцілей, довівши їх до рівня необхідної конкретності, і визначити відносну важливість кожної цілі одного рівня. [1]
На даному етапі існує декілька основних напрямків моделювання АСУ: функціональне моделювання [2], об'єктно-орієнтоване моделювання з використанням мови UML [3], моделювання бізнес процесів [4], моделювання організаційної структури [5]. У цілому ці підходи застосовні до моделювання, але, як правило, не можуть показати повноти картини. Кожен підхід має свої переваги і недоліки, проте у всіх утруднено відстеження цілей. Робота з цілями присутня у кожному підході лише частково. Найбільш повно вона відображена у нотації функціонального моделювання IDEF0, але все ж у ній є такі недоліки:
- Не простежується взаємозв'язок між цілями, утруднена побудова ієрархії цілей;
- Не простежуються цілі одного рівня;
- Складно визначити осіб, які приймають рішення (ОПР).
Об'єктно-орієнтоване моделювання можна обмежено застосовувати для целеорієнтованого моделювання. При описі моделей даний підхід має такі недоліки:
- Не відображаються цілі, їхні зв'язки і взаємодія;
- Інформація про систему присутня в меншому обсязі
Підхід моделювання бізнес процесів можна застосовувати у якості шаблону для опису цілей ціле орієнтованих моделей, а підхід моделювання організаційної структури можна застосовувати для створення ієрархій цілей або структури ресурсів підприємства.
Таким чином, існує проблема інтерпретації моделей, яка полягає у визначенні цілей та їх взаємодії. Цілеорієнтований підхід дозволяє вирішити цю проблему і, завдяки своїй власній нотації, може підвищити інтерпретованість моделей ІАСУ.
Метою магістерської роботи є підвищення інтерпретованості моделей ІАСУ. Домогтися цього можна за допомогою механізмів управління цілями цілеорієнтованого підходу разом з механізмами військового командування і управління (Milatary Command and Control):
- Формулювання, уточнення;
- Побудова ієрархії цілей;
- Прив'язка цілей до осіб, які приймають рішення;
Для цього об'єднаємо механізми і застосуємо їх для опису моделей (формального і графічного). Основним завданням є розробка інструментальних засобів для моделювання ІАСУ з використанням цілеорієнтованого підходу.
Дана тема є актуальною, оскільки на даному етапі, через збільшення складності АСУ, існує проблема інтерпретації моделей. Застосування цілеорієнтованого підходу до моделювання може вирішити цю проблему і підвищити інтерпретованість моделей.
У даний момент засобів для моделювання з використанням даного підходу не існує
Глобальний. Даною проблемою займались в Modular Mining Systems Inc., Arizona State University, а також Сергій Сіроухов (Sergey Seroukhov, Product Line Architect, Modular Mining Systems Inc., Tucson, Arizona, USA), Andree Röttig (Product Manager, Machine Guidance Systems, Belo Horizonte, Brazil).
Національний. Даною проблемою у РССР займався Глушков В.М (Інститут кібернетики АН РССР).
Локальний. В межах ДонНТУ – доц.Привалов М.В.
В основі целеоріентірованного підходу лежить модель прийняття рішень у реальному часі, розроблена військовими [6]. Модель «Спостереження-Орієнтування-Рішення-Дія» (СОРД) розроблена Д. Бойдом за спостереженнями льотчиків-винищувачів, згодом розрослася на інші військові сфери і стала прийнятою моделлю бізнес процесів у військовому командуванні та управлінні (military Command and Control). [7]
Невід'ємною частиною цілеорієнтованого підходу є «дерево цілей». Ціль верхнього рівня дробиться на підцілі до тих пір, поки мета нижнього рівня не може бути виконана [8]. Особливістю даного підходу є те, що об'єкти системи не підпорядковані суворій ієрархії, а утворюють мережу.
Даний підхід ґрунтується на ряді принципів. Деякі з них є спільними з іншими підходами. Виділимо основні принципи даного підходу.
1. Безперервне управління. Будь-яка діяльність в організації може бути розглянута як безперервний процес управління, який постійно проходить через стани у циклі Спостереження-Орієнтування-Рішення-Дія (НОРД цикл) [9]. Будь-яка, навіть сама проста операція, може бути представлена як процес управління обладнанням або частинами власного тіла.
2.Функціональна завершеність. Будь-яка концептуально повна цілеорієнтована АСУ (ЦОАСУ) повинна містити 5 інтегрованих функціональних груп: ситуаційна обізнаність, аналіз, управління, виконання і взаємодія. Перші чотири групи відповідають процесам керуючого циклу НОРД, п'ята потрібна для взаємодії зі сторонніми об'єктами, довкіллям.
3. Стандартна і однозначна комунікація. Комунікація в ЦОАСУ повинна бути заснована на загальнозрозумілій несуперечливій мові і стандартних протоколах. Це включає, але не обмежується, цілями, ескалаціями, ефектами, спостереженнями, інтерпретаціями і т.п.
У даній нотації активний елемент - елемент системи, що ухвалює рішення;
sескалація - ціль, сформована у відповідь на неможливість виконання вище стоячої цілі;
ефект - матеріальний об'єкт або дія, сформований у результаті виконання цілі;
спостереження та інтерпретації - результат сприйняття навколишнього середовища.
4. Інформаційна цілісність. Будь-яке рішення в ЦОАСУ має причини і наслідки, будь-який аналіз заснований на реальних ефектах і призводить до нових рішень. ЦОАСУ надає інфраструктуру для підтримки цілісності інформації в її логічному ланцюжку.
Таким чином, ЦОАСУ забезпечує петлю зворотного зв'язку, що поєднує результати діяльності з виконуваними цілями. Наявність зворотного зв'язку дозволяє перейти до повністю автоматичного прийняття рішень практично на будь-якому рівні управління.
Більшість існуючих систем управління не відстежують ланцюжка рішень та отриманих результатів. Така модель вимагає присутності людини для пошуку взаємозв'язків і тлумачення результатів. При цьому сам процес управління є непрозорим. Цей ефект названий у ЦОАСУ як «Острівці управління і аналізу».
ЦОАСУ пропонує простий механізм для закриття циклу управління. Він заснований на «векторах цілей». У процесі управління формується вектор ідентифікаторів цілей у ланцюжку, що веде до виконання. Після виконання отримані ефекти зберігаються разом зі своїм вектором цілей. Це дозволяє аналізувати ефекти по відношенню до цілей на будь-якому рівні управління.
Представимо модель наступним чином:
,де 
– множина, що описує модель системи або підсистеми та складається з множин активних елементів, цілей, ескалацій, потоків ситуаційної інформації, ефектів, середовищ;
– множина цілей системи, глобальних, поставлених ззовні, і локальних, поставлених даними активними елементами;
– множина ескалацій - множина цілей, сформованих у відповідь на неможливість виконання поставленої цілі.
– множина ефектів, породжуваних активними елементами;
– множина потоків ситуаційної інформації. Потоки інформації - потоки про спостереження. Розділені на вхідні (
) та вихідні (
):
,
;
– множина середовищ, середа - об'єкти поза системою, які впливають на роботу системи.
– множина об'єктів системи. Справедливі наступні твердження:
,
, де 
– множина активних елементів. Підрозділяється на множину автоматизованих активних елементів (
) і множину неавтоматизованих активних елементів (
)
,
;
– множина ресурсів системи;
– множина елементів системи, що виконують спостереження.
Причому кожен активний елемент можна представити наступним чином:
, де 
– підмножина базової множини, властива даному активного елементу.
– вартість управління активним елементом;
– час прийняття рішення активним елементом
Введемо поняття стану об'єкта. Стан об'єкта - це результат виконання цілі. Стани можуть бути двох типів: дійсний і бажаний. Дійсний описує стан виконання цілі в поточний момент часу, бажаний - стан який потрібно досягти. Описати стан об'єкта можна за допомогою набору параметрів і (або) подій:
, де 
– множина параметрів об'єкта;
– множина подій, виконаних об'єктом або пов'язаних з об'єктом.
Процес переходу від дійсного до бажаного стану - це процес виконання цілі. Введемо оператор для переходу об'єкта зі стану 
в стан 
:
Відповідно до даної моделі є можливість визначити наступні характеристики моделі:
1. Кількість автоматизованих об'єктів системи:
; 2. Кількість неавтоматизованих об'єктів системи:
; 3. Оброблюваний обсяг інформації:
;4. Генерований обсяг інформації:
;5. Вартість виконання цілі 
:
, 
;6. Загальна вартість управління
7. Тривалість виконання цілі :
, 
;8. Ефективність управління - відношення загальної кількості цілей, до кількості цілей, що не суперечать:
Як видно з математичної формалізації моделі, цілеорієнтований підхід в явному вигляді містить вектори цілей та осіб, які приймають рішення, а аналіз моделі, дозволяє отримати ряд додаткових характеристик. Очевидно, що для моделювання таких систем необхідно використовувати свою нотацію, в основі якої лежить активний елемент, однак складність полягає в тому, що таких інструментів моделювання в даний час не існує.
Аналіз методологій показав, що цілеорієнтований підхід має ряд характерних особливостей, завдяки яким можна підвищити інтерпретованість моделей ІАСУ. З'ясовано, що існуючі підходи до моделювання можуть лише обмежено відстежувати цілі та взаємозв'язок між ними. При цьому найбільш близько підходить функціональний підхід та його нотація IDEF0. Введені та розглянуті основні принципи запропонованої інтерпретації целеоріентірованного підходу, виконана формалізація опису АСУ із застосуванням такого підходу. Проведена робота показала, що для моделювання ЦОАСУ потрібно своя нотація, підтримка якої немає у сучасних засобах моделювання.
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 написанні даного автореферату магістерська робота ще не завершена. Остаточне завершення: грудень 2011 р. Повний текст роботи й матеріали по темі можуть бути отримані у автора або його керівника після зазначеної дати.