Дерево систем и его роль при управлении техническими системами

РИСУНОК 4 – СХЕМА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ДЕРЕВА ЦЕЛЕЙ (ДЦ) И ДЕРЕВА СИСТЕМ (ДС)
Ц0 – ЦЕЛЬ ВЫСШЕГО УРОВНЯ; Ц1 01-03 – ЦЕЛИ ПЕРВОГО УРОВНЯ
С0 – СИСТЕМА ВЫСШЕГО УРОВНЯ; С1 01-04 – СИСТЕМЫ ПЕРВОГО УРОВНЯ

ДЕРЕВО СИСТЕМ СТРОИТСЯ ПО ТЕМ ЖЕ ЗАКОНАМ, КАК И ДЕРЕВО ЦЕЛЕЙ, Т.Е. ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ ГЕНЕРАЛЬНАЯ СИСТЕМА С0, КОТОРАЯ СТРУКТУРИЗИРУЕТСЯ НА ПОДСИСТЕМЫ ПЕРВОГО (С101, С102,…, С10N), ВТОРОГО И ПОСЛЕДУЮЩИХ УРОВНЕЙ. НА РИСУНКЕ 5 ПРИВЕДЕНЫ ТРИ ВЕРХНИХ УРОВНЯ ДС ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ АВТОМОБИЛЕЙ.

РИСУНОК 5 - ДЕРЕВО СИСТЕМ

Необходимо оценить вклад подсистем С101, С102, С103 и С104 в достижение генеральной цели дерева целей (Ц0).
Последовательность решения задачи:
1) Разметка ДЦ и ДС, которая включает:
обозначение и нумерацию всех целей, подцелей, систем и подсистем;
разметку дуг, связывающих цели и системы.
Как уже отмечалось ранее, дуги выполняют следующие функции:
а) показывают иерархические и структурные связи всех составляющих внутри ДЦ и ДС, например, генеральная цель Ц0 определяется (т.е. может быть «разложена») на три подцели Ц101; Ц102, Ц103.
Если Ц0 - повышение эффективности технической эксплуатации, то в качестве подцелей могут быть:
Ц101 - уровень работоспособности автомобилей (αТ); Ц102 - уровень затрат на обеспечение работоспособности, т.е. оплату труда персонала, приобретение материалов и запасных частей; Ц103 - уровень воздействия технической эксплуатации на окружающую среду и персонал.
Если С0 - это инженерно-техническая служба АТП, то ее подсистемами могут быть:
С101 - производственно-техническая база; С102 - персонал; С103 - подвижной состав; С104 - нормативно-техническое обеспечение ИТС;
2.3.1 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ДЦ И ДС

б) показывают направление влияния конкретных подсистем (факторов) ДС на определение подцели ДЦ. Например, подцель Ц101 управляется, т.е. на нее влияют подсистемы С101 и С102, а на подцель Ц102 влияют все четыре подсистемы (рис.4);
в) показывают степень влияния (вклад). При этом, если на дугах обозначаются цифры, то дуги называются размеченными.
Например, вклад подцели Ц101 в генеральную цель Ц0 равен (рис.4): r001 = 0,5(50%);
для Ц102 r002 =0,3(30%); для Ц103 r003 =0,2(20%)
Для генеральной цели имеем: Ц0 = 0,5Ц101*0,3Ц102*0,2Ц103.
Суммарный вклад всех подцелей, естественно, равен
r001 + r002 + r003 = 1,0 (100%)
Степень влияния или вклад можно оценить или определить следующим образом: экспертизой; с помощью математических моделей целевой функции.
2)Результаты разметки переносятся в функционально-системную матрицу (см. табл.1). Строки этой матрицы показывают вклад каждой подсистемы в связанную с ней подцель. Например, вклад подсистемы С102 составляет:
в подцель Ц101: а21 = 0,2*
в подцель Ц102 : а22 = 0,2
в подцель Ц103 : а23 = 0,5
______________________________________________________________________
* Здесь и далее для упрощения приводятся укороченные записи, что допустимо для двухуровневых ДЦ и ДС. Полная запись а0201

Причем сумма этих вкладов может не равняться единице.
Столбцы показывают вклад всех подсистем в конкретную подцель.
Так, вклады в подцель Ц101 дают следующие подсистемы (рис. 15):
Последняя строка матрицы содержит «веса» подцелей при формировании генеральной цели Ц0, а именно: r001=0,5; r002 = 0,3; r003 = 0.2.
3) Для каждой подсистемы определяется ее структурный вклад в достижение генеральной цели системы.
Для этого используют данные функционально-системной матрицы, а в более сложных структурах ДЦ и ДС составляют цепочки влияния. При этом структурный вклад подсистемы в достижение генеральной цели Ц0 определяется перемножением ее вклада в достижение подцели на вес этой подцели в генеральной цели Ц0.
Таблица 1
Функционально-системная матрица

Цепочки влияния С101 и С102 на генеральную цель приведены на рис.6.
Из цепочки влияния, рис. 17, табл. 3, 4 видно, что система С101 действует с весом а11 =0,8 на подцель Ц101 ; вес же самой подцели Ц101 в генеральной цели Ц0 равен r001 = 0,5. Таким образом, структурный вклад подсистемы С101 через подцель Ц101 в Ц0 составляет:
Q(C101 /Ц101) = а11r001 = 0,8*0,5 = 0,4.
Но подсистема действует на генеральную цель Ц0 также через подцель Ц102 с вкладом а12 =0,1:
Q(C101 /Ц102) = а12r002 = 0,1*0,3 = 0,03.
Рис. 6. Цепочки влияния С101 и С102 на генеральную цель:
а - цепочка влияния подсистемы С101 на Ц0;
б - цепочка влияния подсистемы С102 на Ц0

Результаты расчетов для всех подсистем и подцелей сводим в таблицу вклада подсистем (табл. 2).
Определяем общий вклад каждой из подсистем в генеральную цель Ц0 Для этого суммируем структурные вклады каждой подсистемы, располагаемые в соответствующих строках табл. 2.
Для подсистемы С101 общий вклад в Ц0 равен
Q(С101/Ц0) = Q(С101/Ц101) + Q(С101/Ц102) = 0,4+0,03=0,43. Результаты вписываем в последний столбец табл. 2.
6) Производим проверку полученных результатов:
а) суммируем данные последнего столбца (табл. 2.): сумма вкладов всех подсистем в Ц0 должна равняться единице, т.е.
б) суммируем данные столбцов по каждой цели, получаем при правильных расчетах веса подцелей:
•так, для первой подцели вес равен

7) Подводим итоги оценки:
а) наибольшее влияние на генеральную цель Ц0 имеет первая подсистема С101, вес которой составляет 0,43 (43%). Поэтому при ограниченных общих ресурсах наибольший результат по улучшению целевого норматива ЦН0 можно получить, воздействуя на подсистемуС101;
б) если по условиям управления целесообразно использовать все подцели и при этом получить наибольший результат, то следует воздействовать через подсистему С102, которая является многоканальной;
в) по влиянию на генеральную цель Ц0 с первой подсистемой может конкурировать только комбинация из второй и третьей подсистем (суммарный вклад 0,26+0,19=0,45);
г) подсистема С104 является малоэффективной, т.к. ее вклад минимален и составляет 0,12, и она воздействует на достижение генеральной цели Ц0 только через одну подцель Ц102. т.е. является одноканальной.
Полученные результаты позволяют сформулировать следующее правило:
Правило №12. Проведя даже ориентировочную структурную и количественную оценку вклада подсистем в достижение конечных целей, можно существенно сузить область рациональных решений, т.е. перечень подсистем, через которые целесообразно прежде всего воздействовать для достижения поставленной цели.

Таблица 2
Вклад подсистем в реализацию цели
2.3.2 КЛАССИФИКАЦИЯ ПОДСИСТЕМ И ФАКТОРОВ ДС В реальных системах обычно имеется большой набор подсистем (факторов, подфакторов), влиять на которые одновременно невозможно по соображениям ресурсных ограничений и возможности равного внимания к нескольким объектам управления.
Таким образом, для конкретного АТП или СТО из всего поля ДС, которое пригодно для любого предприятия или организации автомобильного транспорта, следует выбрать несколько. Число таких факторов можно предварительно наметить, руководствуясь следующим правилом управления.
Правило №13. В системах реально и эффективно управлять и отслеживать можно только 7 ± 2 (число Мюллера) подсистем или исполнителей.

Поэтому факторы и подфакторы необходимо до принятия решения описать, оценить и классифицировать по следующим главным признакам.
1. В процессе управления при выборе подсистем мы, прежде всего, оперируем понятием уровня влияния данной подсистемы (или веса) на достижение цели. Это первый важный классификационный признак. Чем больше эти величины, тем предпочтительнее выбор соответствующей подсистемы.
2. По управляемости факторы подразделяются на управляемые, частично управляемые и учитываемые (неуправляемые) для данного уровня управления. Например, дорожные и климатические условия необходимо учитывать при определении эффективности ТЭ, но они практически неуправляемые для конкретного АТП, работающего в соответствующем регионе. Система ТО и ремонта и ее основные нормативы разрабатываются на основе исследований и обобщения передового опыта и рекомендуются для всех предприятий и организаций автомобильного транспорта, независимо от формы собственности. Но обеспечение выполнения рекомендаций системы и корректирования ее нормативов является управляемым подфактором для АТП. Ряд факторов может со временем изменять уровень управляемости. Так, ранее для уровня АТП возраст и состав парка определялись решениями вышестоящей организации, планами поставки и списания автомобилей. Однако использование автомобилей разного возраста на маршрутах разной сложности и тогда являлось компетенцией АТП.
В рыночных условиях регулирование возраста и обновление парка является компетенцией предприятия и ограничивается его финансовыми возможностями.

3. Необходимо различать факторы подвижные и консервативные. Требуется значительное время для создания новой или реконструкции существующей производственной базы (3-5 лет), хотя ее влияние на эффективность технической эксплуатации значительно.
К консервативным, хотя и важным факторам, следует отнести и исходный уровень новых и капитально отремонтированных автомобилей и агрегатов при отсутствии реальной конкуренции между производителями. Лишь через 3-5 лет накапливаются такие конструктивные изменения у производимых автомобилей, которые могут быть зафиксированы нормативами. В рыночных конкурентных условиях приобретение предприятием автомобилей различных технико-эксплуатационных уровней становится подвижным фактором, особенно при лизинге, и лимитируется только наличием средств у предприятия. Квалификация персонала, его заинтересованность в качестве выполняемых работ, совершенствование технологических процессов также являются подвижными факторами.
4. Факторы могут быть ресурсоемкие и ресурсосберегающие. Реконструкция и строительство новой производственной базы, приобретение нового подвижного состава требуют значительных инвестиций, а реконструкция ПТБ - и времени. С другой стороны, введение рациональной системы материального поощрения, основанной на строгом и оперативном учете количества и качества труда может дать быструю и значительную экономию ресурсов и повысить качество труда. Использование квалифицированной рабочей силы при одновременном создании условий для ее реализации также является ресурсосберегающим фактором