Организационные отношения в иерархии систем

 

Суханов Андрей Вячеславович,

кандидат технических наук,

начальник управления специальных работ ЗАО «ЭВРИКА», г. Санкт – Петербург.

 

Иерархия систем базируется на единых принципах организации, методах формирования и преобразования информационного пространства. Метод аналогии позволяет большинство подходов для микросистем перенести на более высокие уровни иерархии (макро-, мета) с учетом специфики дополнительных параметров (переменных), свойственных этим уровням управления системой.

Метод аналогии позволяет раскрывать особенности управления свойством защищенности микросистемы (Z-свойство) через исследованные методы управления свойствами «качество» (R-свойство) и «конкурентоспособность» (К-свойство), которые для случая средств обеспечения безопасности информационных систем подобны КZ-свойству, т.к. защищенность является основной компонентой конкурентоспособности такого высокотехнологичного изделия, как информационная система (ИС).

Организационно-технологическое управление КZ-свойством макросистемы связано с внешним окружением - макросистема видоизменяет среду с целью повышения эволюционной устойчивости, взаимодействуя с другими макросистемами в рамках глобальной системы (метасистемы). В свою очередь среда формирует новые более жесткие требования к качеству высокотехнологичного изделия, обладающего КZ-свойством.

Микросистема S_i находит отображение в ряде информационных про­странств (рис. 1): социальном (БД^С), эко­номическом (БД^Э) и технико-технологическом (БД^Т) пространствах, в кото­рых формируются модели: социальная Д^С, экономическая Д^Э, техни­ко-технологическая Д^Т, описывающих соответствующие стороны микросистемы.

Микросистема устойчива, если ее противоположные стороны уравновешены (1-й закон диалектики). Для обеспечения устойчивого развития микросистемы д.б. обеспечен баланс между ее экономической Д^Э, технико-технологической Д^Т и социальной Д^С сторонами.

Иерархия систем. Системы образуют иерархию, содержащую следующие уровни: эле­ментарный, микро-, макро-, мета- (рис. 2). Элементарная система – система, которая не поддается декомпо­зиции на более простые компоненты.

Микросистема (рис. 2 а) обеспечивает выпуск и сопровождение изделия в те­чение жизненного цикла (ЖЦ). Технической характеристикой микросистемы является изделие U_j, обладающее заданными свойствами, а экономическими – объем производства Ф_i и выработка на одного работающего Ф_P.

 

Рис. 1. Схема информационного пространства микросистемы.

 

Макросистема (рис. 2 б) – это множества производителей А (А₁...А_n), по­требителей В(В₁... В_m) и изделий (U₁...U_к). Макросистема является балансной, т.к. продукцию производителей потребляют потребители. Техническая характеристика макросистемы - множество , а экономическая – величина валового про­дукта, приходящегося на душу населения (ВВП) [6].

Метасистема (рис. 2 в) содержит множество макросистем S(А,В). Технической характеристикой системы является подмножество конкурентоспособных изделий для обмена с другими макросистемами, а экономической характеристикой – отношение показателя ВВП к показателю макросистемы с максимальным ВВП:

                                                                                                                      (1)

где  – показатель эквивалентности систем,  – показатель производственной эффективности i-й системы,  – показатель наиболее эффективной системы.

Микросистемы и изделия обладают рядом характерных признаков: изделие U_i, представленное в среде, имеет производителя А_j; изделие U_i имеет потребителя В_j(Y), потребности Y кото­рого призвано удовлетворять; производитель A_i - искусственная микросистема, порождаемая системой более высокого уровня иерархии; каждый производитель A_i является одновременно и потребителем В_j ресурсов среды, а макросистема объединяет свойства производства и потребления S_i(A_i,B_i); микросистема S_i, и изделия U_i представлены во взаимосвязанных пространствах: материальном - в виде объектов (S_i,A_i,B_i,U_i) и информационном – информационных объектов Д(S_i, A_i, B_i, U_i).

 

Рис. 2. Иерархия систем: а) микро-, в) макро-, в) мета-.

 

Отношения в иерархии систем. В иерархической системе приставки микро-, макро-, мета- имеют следующие значения. На метауровне наблюдатель имеет возможность оценивать эффективность систем, синтезированных на макроуровне. Если наблюдатель - на макроуровне, то он может синтезировать (или ана­лизировать) микросистему, обладающую показателем эффективности Ф, используя для этого заданные на этом уровне элементы и связи. На микроуровне наблюдатель имеет возможность анализировать и синтезировать элементы, из которых состоит микросистема [2].

Для повышения эффективности Ф_i микросистемы S_i(Ф_i) необходимо изменить либо элементы, либо структуру, либо технологии. Ес­ли микросистема S_i(Ф_i) увеличивает показатели эффективности, то в ней происходят изменения, т.е. эволюционирующая система обладает свойством изменчивости.

Движущей силой развития систем является научно-технический про­гресс, который порождает структурные перестройки в условиях динамики среды (адаптация). Малые количественные измене­ния эффективности переходят в качественные. Новое качество микросистемы требует новой организацион­ной основы, устанавливающей баланс между его экономической, технико-технологической и социальной составляющими.

Таким образом, для каждого уровня иерархии систем характерно: это сложные гетерогенные искусственные системы; имеют отражение в материальном и информационном про­странствах; информационное пространство образовано из подпространств: финан­сово-экономического, технико-технологического, социально-политического; содержат большое количество компонентов, образующих единое управляемое и эволюционирующее целое; имеют информационные модели, содержащие техни­ко-технологическую и социально-экономическую составляю­щие.

Тенденции организационно-технологического развития систем.

Микросистема создает изделия, необходимые для удовлетворения потребностей, которые являются первичными. Поэтому в системной иерархии социальная систе­ма, формирующая потребности, стоит выше и определяет цели развития производственной. Социальная система - управляющее звеном по отношению к микросистеме, и поэтому задачи, решаемые микросистемой, корректируются через социальные механиз­мы. Иерархия систем эволюционирует, т.е. повышает по­казатели эффективности и сте­пень удовлетворения потребностей общества.

На международном форуме в Давосе (1996 г.) сформулирована концепция мировой производственной системы (метасистемы), которая с позиции социальной системы отразила факт международного разде­ления труда и мирового рынка, как формы гло­бального единства национальных макросистем. С позиции системологии [3, 4] зафиксировано формирование метасистемы, как более высокого уровня иерархии систем. Известно, что переход с одного уровня иерархии на другой сопровождается изменением системных отношений и переменных, формулировкой новых законов.

Системное содержание концепции глобальной системы состоит в ограничении стихийности развития входящих в нее макросистем, т.е. свобода развития национальных макросистем при всту­плении в мировую систему существенно ограничивается.

Основной закон системологии связывает эффектив­ное функционирование системы в целом с обеспечением единства целого и составных частей. Поэтому эффективность национальной макросистемы в составе мировой системы д.б. не хуже, чем у конкурентов, т.е. у лидеров мирового сообщества.

Таким образом, сформировался технический базис новой сущности – мировой метасистемы. Необходимым условием нахождения в метасистеме национальных макросистем является способность производить изделия, конку­рентоспособные на мировом уровне.

Организационная связь между KZ-свойством изделия и эффективностью производства.

Конкуренция связана с борьбой микросистем за ограниченные ресурсы среды, необходимые для их сущест­вования и развития [8]. Конкурирующие микросистемы S₁ и S₂ выпускают СИБ ИС U(Q₁) и U(Q₂), а наблюдатель Н дает им оценку. Изделия имеют конструкторские описания Д(Q₁) и Д(Q₂), содержащие множества координат (Q₁, Q₂), необходимых при их производстве. Наблюда­тель путем сравнения может находить вектор различий Q₁/Q₂= Q₁₂, осуществлять выбор изделия, ко­торому отдает предпочтение и определять вектор превосходства Q₁₂, позволяющий сделать выбор в пользу изделия U(Q₁). Вектор Q₁₂ - показатель защищенности и конкурентоспособности изделия U(Q₁) по отношению к изделию U(Q₂), т.к. он задает физические различия изделий и является наблюдае­мым и измеряемым.

Сравнением множеств Q₁, Q₂, Q₁₂ наблюдатель может определить множество координат вектора дополнений Q₂₁, которыми необходимо дополнить изделие U(Q₂), чтобы оно стало конкурентоспособным. Показатели Q₁₂ и Q₂₁ задаются в комплекте конструкторской документации на изделие и формируются тех­нико-технологическим сектором микросистемы.

Известно [6], что микросистема в конкурентной среде может наращивать объемы производства, если выпускает KZ-изделия. Эффективность микросистемы является максимальной, если система управления микросистемы ориентирована на выпуск конкурентоспособных изделий.

Макросистема (НХ РФ) образует иерархию уровней (рис. 3): региональный, секторов производства, отраслевой, микросистем, вы­пускающих конкурентоспособные и неконкурентоспособные изде­лия.

 

Рис. 3. Иерархия управления КZ-свойством изделия.

 

Эффективность макросистемы определяется показате­лями эффективности нижележащих уровней ие­рархии. При этом выпуск продукции осуществляет микросистема, а остальные уровни иерархии создают условия, стимулирующие выпуск изделий, обладающих KZ-свойством.

Между конкурентоспособностью ИС и показателем эффективности макросистемы существуют причин­но-следственные отношения: для эффективности макросистемы входящие в нее микросистемы должны выпускать изделия, обладающих KZ-свойством. Иначе иерархия управления осуществляет перераспределение ресурсов, которое приводит к сворачиванию микросистем, которые имеют эффек­тивность ниже допустимой.

Логические связи между производителем и изделием показывают, что изделие U(Q) кон­курентоспособно, если потребляется средой (Y). KZ-свойством изделие наделяет микросистема S_i. Эффективность микросистемы оценивается показателем Ф_i (объем продаж), который растет, если микросистема выпускает КZ-продукцию. Значение эффективности Ф - макси­мально, если свойства микросистемы S_i, изделия U_K и среды (Y) согласованы. Задачу согласования Ф(S_i,U_K,) не следует решать методом проб и ошибок.

Метод аналогий при оценке эффективности систем находит применение при моделировании техни­ческих [9] и экономических систем. НХ РФ по масштабам сравнима с экономикой США [6, однако присоединение макросистемы РФ к мировой метасистеме целесообразно при достижении производственных показателей развитых национальных макросистем.

Таким образом, будем рассматривать макросистему как кибернетическую систему, построенную на технико-технологических принципах и имеющую социальный, экономический, технический уровни управле­ния, каждый из которых оказывает воздействие на эффективность макросистемы.

Оценим вклад технико-технологической состав­ляющей в формирование пока­зателя эффективности микросистемы, связанного с определением: информации, необходимой разработчику для создания KZ-изделий; состава БД, необходимого для упорядоченной сре­ды; структуры микросистемы, способной решать задачу создания в упорядоченной среде изделий, обладающих KZ-свойством; состава и требований к обеспечению микросистемы, осуществляющей выпуск KZ-изделий; принципов трансферта новых знаний из области науки в область материального производства.

Топология макросистемы.

Неупорядоченный рынок. В замкнутом пространстве с границей G, в котором присутствуют множество микросистем , выпускающих изделия , и множество потребителей  продукции , каждый производитель является и потре­бителем. В макросистеме S_i(А_i,В_i) имеет место баланс, т.е. вся продукция находит своего потребителя:

                                                                                                      (2)

Микросистема имеет систему управления, возглавляемую ЛПР. В отсутствии систематизированной информации ЛПР должен принимать решения и определять последующие состояния микросистемы методом проб и ошибок.

Упорядоченный рынок предполагает наличие наблюда­теля, который систематизирует информацию о среде и представляет ее в виде документов, необходимых для описания рынка, которое базируется на положениях:

·                    множества А, В и  исчисляемы, грани­ца G рынка замкнута;

·                    стоимость изделий  определяются законами спроса и предложения;

·                    объем изделий , представленных на рынке, опреде­ляется как сумма объемов изделий, производимых отдельными микросистемами:

                                                                                                                (3)

где Ф_i – объем продукции микросистемы S_i , U – число микросистем в G,

·                    каждый производитель S_i владеет сектором рынка

,                                                                                                                    (4)

·                    каждое изделие U_j вносит свой вклад С_j в формирование объема продукции Ф_j и владеет частью рынка в стоимостном вы­ражении:

,                                                                                             (5)

и количественном выражении: ,

где  – количество изделий,  – количество изделий, выпущенных за год,

·                    каждое изделие U_j имеет отличия от изделия-конкурента U_K

,                                                                                                          (6)

·                    микросистема S_i в условиях рынка устойчива, если владеет техно­логиями, позволяющими производить KZ-изделия;

·                    в границах G существует конкурентное вытеснение (закон Гаузе) [8].

В ресурсной нише G микросистема, которая обладает превосходством в свойстве «защищенность», вытеснит конкурента (достаточно иметь минимальное превосходство [8]). Поэтому в условиях рынка основным свойством ИС является KZ-свойство, которое исчислимо [5].

Для экономического описания макросистемы достаточно хра­нить в БД информацию, определяемую выражениями (1– 3), для проектировщика, создающего изделие - информа­цию, определяемую выражениями (3, 4 – 6). Поэтому анализ конкурентной среды должен осуществляться совместно экономистом и конструктором, которые формиру­ют упорядоченное информационное пространство конкурентоспособной микросистемы (рис. 4).

Упорядоченная макросистема содержит компоненты и модели (рис. 4):

·                    секторы отрасли макросистемы, включающие организационные зве­нья;

·                    межотраслевую матрицу М1 «микросистема-потребление», которая устанавливает отношения между производителями и потребителями и отражает развитие макросистемы и ресурсных ячеек Q_ij;

·                    отрасли Q = ||Q_ij|| упорядочиваются по величине получаемой при­были . На множестве заданы предельные от­ношения ;

·                    производители внутри ячейки || Q_ij || упорядочиваются по показа­телю активности и получаемой прибыли:

·                    изделия, выпускаемые макросистемой, упорядочиваются по от­раслям
||Q_ij|| и микросистемам А_i, формируя классификатор (М2). Внутри ресурсной ниши изделия упорядочиваются по объему продаж Ф и величине прибыли ∆

На множестве задаются объекты, обладающие предельными свойствами Ф(U_Ф1, U_Фn), ∆(U_∆1, U_∆n),

·                    технологии  макросистемы, задаваемые классификаторами (стандартами) и упорядоченные по эффективности ∆ (МЗ): .

На этом множестве задаются объекты, которые обладают предельными свойствами ∆(W_∆1, W_∆n);

·                    дос­тупную каждому субъекту БД с информацией о топологии макросистемы. Информация достоверна, т.к. для ее сбора и обработки использованы стандартные методики, и она прошла предварительную верификацию. БД имеет разделы: микросистемы (М1), изделия (М2), технологии (МЗ);

·                    информационную сеть макросистемы, содержащую средства коммуникации, БД и звенья обработки информации.

 

Рис. 4. Схема упорядоченного пространства макросистемы.

 

Виды обеспечений макросистемы.

Эффективность макросистемы характеризуется показателем актив­ности , на который влияют админи­стративное и экономическое управление. Техническая сторона экономического и административного управления определена стандартами [11, 12]. При создании АСУ задаются условия, которые обеспечива­ют эффективное управление. Для АСУ характерны аппаратное, программное, информационное, математическое, лингвисти­ческое, методическое и организационное виды обеспечения [11]. Анализ эффективно­сти макросистем показал, что существенны информацион­ное, технико-технологическое, социальное, научное, кадровое виды обеспечения [7].

Постулат. Две макросистемы эквивалентны (≈), если они имеют близ­кие по техническому и предметному содержанию виды обеспечения.

Информационное обеспечение (ИО) [10]. Макросистема имеет информационное пространство, которое содержит БЗ, БД, линии связи, телекоммуникационные сети, средства преоб­разования информации. В информационном пространстве содержится информация, необходимая для исчисления показателя Ф в исходном и последующих состояниях системы - ИО макросистемы. ИО должно обеспечивать взаимосвязь и предоставление субъектам макросистемы информацию, необходимую для их развития.

Постулат. В упорядоченной макросистеме ИО упорядочено.

Технико-технологическое обеспечение (ТТО) содержит материальную и информационную составляющие: ма­териальная наблюдаема в реальном времени, а информационная в виде информационных ресурсов хранится в БД и подлежит защите. ИР и ИП опре­деляют техническую модель макросистемы.

Постулат. Упорядоченная макросистема имеет ТТО и субъекта – носи­теля ТТО.

Социальное обеспечение (СО). Социальная система имеет цели и принципы управле­ния. Модели будущего - нечеткие и представлены в виде социальных прогнозов. В не­четких сведениях социальной системы содержится ценная информация о потребностях общества, из которой необ­ходимо выделить знания и представить их в виде БЗ, про­ектов (социальный менеджмент).

СО содержит технические средства и субъекта (НИИ), осущест­вляющего проектирование и социальный менеджмент, задача которого - разработка проектов последующих состояний, содержащих потребности социальной системы на основе информации, хранящейся в БД и БЗ СО. Основываясь на проектах, техническое звено макросистемы должно разрабатывать эффективные технологии удовлетворения потребностей.

СО базируется на идеологии, объеди­няющей субъектов макросистемы на достижение технологического пре­восходства. Известные идеологии: командная, выполняющая инструкции и указания ЛПР, конкурентная, основанная на рыночных отношениях.

Постулат. Упорядоченная макросистема имеет звено социального обеспечения и конкурентную идеологию.

Научное обеспечение. Макросистема использует упорядоченную информацию в виде документов Б3 и БД. Новую информацию для БД и Б3 производит наука. Макросистема производит множество изделий, для обеспе­чения защищенности и конкурентоспособности которых формирует НО, а научный менеджмент решает задачу поддержания устойчивости макросистемы. НО имеет проектировщика, ко­торый разрабатывает проект НО и актуализирует его. Творческое звеном НО - ученый, способный проникнуть в суть проблем макросистемы и предложить методологию их ре­шения.

Основные задачи научного обеспечения (НО): анализ и формулировка проблем макросистемы; представление научной информации в виде, пригодном для исполь­зования, пополнение БД и БЗ; оценка значимости новых знаний для про­изводства; формирование принципов и методологии реше­ния стоящих проблем; выявление и использование преимуществ макросистемы для повышения ее активности; научный прогноз; взаимодействие с фундаментальной наукой.

Постулат. Макросистема упорядочена, если имеет НО, поддержи­вающее ее эквивалентность и технологическое превосходство.

Кадровое обеспечение (КО) решает задачи кадрового менеджмента, связанные с поддержанием эквивалентности и достижением технологического превосходства. Основные принципы формирования кадрового обеспечения: кадры решают все (принцип менеджмента) [1], необходимо найти или подготовить творческого специалиста, непрерывная подготовка специалистов (с учетом смены техноло­гий каждые 3-5 лет), использование систем переподго­товки специалистов, единство науки, образования и производства.

Постулат. Макросистема упорядочена, если имеет кадровое обеспечение, направ­ленное на достижение технологического превосходства.

 

Литература.

 

1. Компьютерная поддержка бизнес-процессов: Учебное пособие/ И. В. Богуславский, М. Б. Флек, А. И. Конкин и др. Под ред. д.т.н. И. В. Богуславского, Ростов н/Д: ОАО издательско-полиграфическая фирма «Малыш», 2000 г., 164 с.

2. Дружинин И. В. Исследование путей построения и динамика конструкции мобильных антенных комплексов. Автореферат диссерт. на соискание уч. степени к.т.н. – г. Таганрог. – 1974 г.

3. Дружинин В. В., Канторов Д. С. Проблемы системологии. М.: Сов. радио, 1976. - 296 с.

4. Клир Дж. Системология. Автоматизация решения системных задач: Пер. с англ. – М.: Радио и связь, 1990 – 544 с.

5. Любимов А. В., Суханов А. В., Нестерук Л. Г. К количественной оценке свойства «защищенность» информационных систем // Изв. Вузов. Приборостроение. 2008. Т.51, № 4. 

6. Макконел К. Р., Брю С. Л. Экономикс: Принципы, проблемы и политика: Пер. с англ. 2-го изд.: в 2 т. – М.: Республика, 1992. – Т1 – 399 с.

7. Перунов Ю. М., Фомичев К. И., Юдин Л. М. Радиоэлектронное подавление информационных каналов систем управления оружием /Под ред. Ю. М. Перунова. М.: Радиотехника, 2003. – 416 с.

8. Флейшман Б. С. Основы системологии. – М.: Радио и связь, 1982. – 368 с.

9. Хорофас Д., Легг С. Конструкторские базы данных: Пер. с англ. – М.: Машиностроение, 1990 г.

10. Юзвишин И.И. Информациология. – М.: Информациология, 1996 – 215 с.

11. ГОСТ 34. Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. М.: Изд. стандартов, 1989.

12. ГОСТ 24.401-80. Система технической документации на АСУ.

 

Поступила в редакцию 11.08.2008 г.