Abstract and keywords
Abstract (English):
The development of the modern society, including information technologies, makes new demands for the organizational management in the social and economic systems, related to the necessity of constant adaptation to the changing environment in the presence of a number of factors of internal and external effects, taking into account the conservation of competitiveness in the market of IT-services. The article describes a new class of the systems of organizational management, operating under structural uncertainty, based on the prior art developments in the field of control systems with variable structure. The paper considers the specification of a new class of the systems in relation to the management of IT-services, which includes built-in optimization system, which allows modification of any components and links of the control system with previously unknown changes in the external and internal factors. The objective of optimization system is to maintain a competitiveness of the provider of IT-services in conditions of the controlled and uncontrolled disturbances. The optimization criteria - cost-effectiveness of all the IT-service providers, as well as a restriction on the criterion - its threshold value defined by IT-service market, are formalized. The particular example shows the feasibility of the introduction of the optimization system based on the principles of continuous improvement of services in the existing IT-infrastructure of the company. The efficiency indicators of the IT-infrastructure of the company before and after the implementation of the optimization project, proving the effectiveness of the proposed system of organizational management, are given.

Keywords:
management system, optimization system, system with variable structure, system with structural diversity, management system with structural uncertainty, IT-service, IT-process, efficiency indicator
Text
Введение Создание (синтез) любой системы управления для технических или организационных объектов промышленных предприятий включает определение её структуры, т. е. базовых элементов (объект управления, управляющая система), их свойств и параметров, а также внутренних и внешних связей. В рамках большинства подходов классической и современной теории управления к задаче синтеза предполагается, что структура системы управления заранее известна, определена. Однако реальное функционирование системы управления, как правило, обусловлено возмущающими воздействиями внешней среды (изменение целей и ограничительных условий функционирования системы, постоянно обновляющиеся требования пользователей системы, различного рода помехи). Для того чтобы компенсировать эти возмущения, устранять помехи, добиваться поставленных целей и реализовывать изменяющиеся требования, системе управления недостаточно осуществлять традиционную адаптацию параметров и структуры механизма функционирования объекта и правил управления - ей необходимо изменять структуру любых своих элементов заранее неизвестным образом, что обусловлено непредсказуемостью влияний внешней среды (например, рыночных условий). В связи с этим появилась необходимость в создании класса систем с изменяющейся структурой (функциональные элементы системы и связи между ними), в отличие от систем с фиксированной структурой, в которых совокупность функциональных элементов и характер связей между элементами остаются неизменными. Существует целый ряд исследований отечественных и зарубежных ученых, посвященных системам управления, функционирующим в условиях неопределенности, в том числе системам управления с изменяющейся структурой [1-6]. Однако в этих исследованиях рассматриваются, как правило, только отдельные вопросы данной проблематики. Так, в широко известных работах школы С. В. Емельянова, например в [3], изменения реализуются в рамках заданного набора структур, и лишь по отношению к управляющей части системы управления с переменной структурой (СПС), структура объекта управления при этом не затрагивается. Развитием идеи СПС являются системы управления со структурным разнообразием (ССР), в которых дополнительно изменяется структура объекта управления. Дальнейшим развитием теории СПС и ССР явились системы нового класса, предлагаемые нами. Это так называемые системы управления со структурной неопределенностью (СУ СНО). Системы управления со структурной неопределенностью Системы управления со структурной неопределенностью отличаются от СПС и ССР (в широком смысле) тем, что будущие структуры СУ СНО, а также процедуры их формирования/изменения и количество возможных структур заранее не заданы. Это возможно за счет включения в систему управления регулярно действующей подсистемы - системы анализа, оптимизации и изменения структур - оптимизационной системы (ОС), которая осуществляет анализ действующей структуры, выявляет ее недостатки, принимает решения о необходимости изменения элементов системы, разрабатывает, внедряет и эксплуатирует новые структуры. Представление о простейшей СУ СНО, в основу которого положены известные разработки в области ССР и СПС, дает рис. 1 (непрерывными линиями описана исходная структура системы, а пунктирными линиями и тенями - ее возможное развитие в процессе функционирования). Рис. 1. Система управления со структурной неопределенностью: - изначально заданные элементы структуры и связи системы управления; - создаваемые (в процессе функционирования) структурные элементы и связи; - воздействия в виде структурных изменений; ОК - основной контур управления; КО - контур оптимизации; - исходные и измененные выходные воздействия ОУ; - исходные и измененные параметры состояния ОУ; - исходные и измененные управляющие воздействия на ОУ; - исходные и измененные внешние воздействия на ОУ; - исходные и измененные внешние воздействия на УС; - воздействия в виде изменения структур, элементов, связей и параметров УС и ОУ; - оценочные значения выходных воздействий; Цисх (t), Цизм (t) - исходные и измененные цели системы управления; Ц(t) - цели системы управления Конкретизация системы управления со структурной неопределенностью для ИТ-деятельности Особенно широкое распространение СУ СНО получили в ИТ-деятельности (организационных системах управления жизненным циклом ИТ-сервисов), где невозможно заранее предугадать в структуре системы управления ИТ-услугами (сервисами) изменения внешних факторов, таких как законодательство, бизнес-требования, которые необходимо отразить в действующих ИТ-сервисах, например в автоматизированной системе расчета заработной платы. Конкретизация СУ СНО применительно к управлению ИТ-деятельностью со встроенной ОС представлена на рис. 2. Рис. 2. Конкретизация системы со структурной неопределенностью применительно к управлению ИТ-сервисами: СУ ППУ - система управления производством (стратегия, проектирование, внедрение и утилизация) и предоставлением (эксплуатация) ИТ-услуг; СУАП - система управления ИТ-активами провайдера; СУОП - система управления объектом потребителя сервиса; Wп(t), WP(t) - внешние воздействия на объект потребителя и систему управления ИТ-процессами в момент t; θnП (t) - управляющие воздействия от СУОП, направленные на эффективное применение и изменение свойств ИТ-сервиса; Xp - переменные состояния ИТ-процессов; YП (t) - выходное воздействие объекта потребителя; Ysn (t) - обратная связь от СУОП; Up (t) - управляющие воздействия на ИТ-процессы; Ц(t) - цели и ресурсы от вышестоящих систем; ЦП(t), Цp (t) - цели и ресурсы управления объектом потребителя и процессами ИТ-провайдера; SPk - совокупность сервисов, подлежащих обработке соответствующими процессами Pk при k{1, 2, 3, 4, u}; P1(SP1), ..., P4(SP4) - процессы стадий жизненного цикла сервиса: 1 - разработки стратегии, 2 - проектирования, 3 - внедрения, 4 - эксплуатации, u - утилизации На рис. 2 выделены два уровня системы управления производством и предоставлением ИТ-услуг. На первом уровне решаются задачи реализации и оптимизации процессов P1(SP1), ..., P4(SP4) стадий жизненного цикла сервисов с учетом прямых и обратных связей между ними в пределах установленных операционных бюджетов (ОК). Второй уровень (КО) инициирует, формирует и контролирует исполнение проектов по совершенствованию ИТ-процессов, которые требуют инвестиций. Система управления ИТ-активами провайдера решает задачу по поддержанию эффективности каждого ИТ-процесса на заданном уровне, определяемом плановыми значениями показателей эффективности ИТ-процессов и плановыми затратами [7]. Затраты на процесс - и эффективность - являются связанными величинами, большая эффективность процессов требует, как правило, больших затрат. В то же время цель СУАП состоит в стабильном функционировании ИТ-процессов с согласованным с потребителем уровнем эффективности. Нецелесообразна эффективность процессов больше согласованного уровня, т. к. инвестиции в процессы не будут возвращены. Это означает, что, если качество процессов достигло согласованного уровня, то следует снижать издержки на процессы либо инвестировать в эти процессы. Процессы ИТ-провайдера (производства и предоставления ИТ-услуг) являются наиболее динамичными активами, посредством модификации которых поставщик услуг может быстро адаптироваться к изменению внешних и внутренних условий. Повышая эффективность ИТ-процессов, провайдер сохраняет и (или) повышает свою конкурентоспособность на рынке производства и предоставления ИТ-услуг. Регулярная оптимизация ИТ-процессов в непрерывно изменяющихся условиях функционирования требует создания в рамках системы управления производством и предоставлением ИТ-услуг специальной ОС управления, которую можно использовать на стадии непрерывного улучшения сервиса (Continual Service Improvement - CSI) [8]. Основная цель ОС управления ИТ-услугами - поддержание конкурентоспособного уровня эффективности ИТ-процессов поставщика услуг в условиях воздействия контролируемых и неконтролируемых возмущений, которая достигается приведением свойств процессов и, соответственно, ИТ-сервисов, изменяющимся во времени потребностям потребителей услуг [9]. Достижение этой цели оценивается по динамике показателей эффективности процессов, ключевыми из которых являются удовлетворенность потребителей, общие затраты на функционирование процессов, показатели эффективности отдельных процессов и их совокупностей. Однако улучшение перечисленных показателей эффективности ОС не гарантирует достижения конкурентоспособности ИТ-провайдера. Для сохранения и повышения конкурентоспособности в рыночных условиях поставщику услуг недостаточно улучшать эффективность ИТ-процессов относительно достигнутого уровня (эту задачу решает СУ ППУ, представленная на рис. 2) - необходимо делать это не хуже конкурентов [10], т. е. таким образом, чтобы эффективность (рентабельность) всех его процессов РСУАП (включая процессы ОС) была не ниже некоторого текущего порогового уровня, определяемого рынком ИТ-услуг. Для рентабельного функционирования собственно ОС необходимо, чтобы совокупные затраты на функционирование ОС и на инициируемые ей оптимизационные проекты компенсировались снижением затрат на функционирование усовершенствованных процессов и эффектом от применения ИТ-сервисов, созданных и поддерживаемых новыми процессами. Пусть и - два последовательных отчетных периода (квартала, полугодия, года) функционирования ОС. Обозначим как и издержки провайдера на функционирование ОС и инвестиции в проекты по совершенствованию процессов в периоде . Пусть и - затраты на процессы провайдера в периодах и . Тогда изменение затрат на процессы будет: (1) Заметим, что может быть как положительной, так и отрицательной величиной, в зависимости от того, на что направлены оптимизационные проекты - на снижение издержек (эффективность по затратам) или на повышение показателей эффективности процессов (эффективность по целям). Пусть - множество тех сервисов s из каталога , которые созданы в периоде и (или) поддерживаются в периоде усовершенствованными процессами. Пусть , а и - добавленная стоимость, созданная сервисом s в периодах и соответственно . Тогда увеличение добавленной стоимости , обусловленной улучшением ИТ-процессов, будет: . (2) С учетом (1) и (2) ожидаемая рентабельность в периоде определяется по формуле (3) Это означает, что условием рентабельного функционирования ОС является неотрицательность числителя в формуле (3). Пример изменения структуры информационно-управляющей системы Рассмотрим пример оптимизации информационно-управляющей системы (ИУС) конкретного производственного объекта - прокатного стана 450 (рис. 3). Рис. 3. Схема взаимодействия между ИУС обжимного и среднесортного цехов металлургического предприятия: DMZ - демилитаризованная зона Изменение структуры ИУС влияет на производственные показатели эффективности промышленного предприятия и снижает риски внеплановых простоев технологического оборудования. Изначально передача данных между ИУС цехов металлургического предприятия (обжимного и среднесортного) осуществлялась в режиме ручного документооборота. Затем был разработан и реализован проект его замены автоматической системой передачи данных по каналам связи и, соответственно, изменения структуры системы управления, что снизило риски остановки прокатного стана из-за отсутствия информации о заготовках в десятки раз. На рис. 4 приведен пример изменения одного из показателей эффективности ИУС прокатного стана 450 до и после изменения структуры ИУС производственного объекта. На рис. 4, а представлена длительность ручного ввода данных о пришедших из обжимного в среднесортный цех партиях заготовок за один месяц - с 01.04.2013 по 30.04.2013. Нормативное время ввода данных для среднесортного цеха составляет 1,2 мин/сут. На рис. 4, а видно, что нормативное время ввода данных превышено, т. е. > 1,2 мин/сут. Ввиду этого был предложен проект по смене инфраструктуры ИУС, представляющий собой канал связи, который объединяет информационные системы или локальные сети обжимного и среднесортного цехов предприятия. Согласно рис. 4, б, где приведены данные посуточного простоя технологического агрегата после внедрения проекта - с 01.05.2013 по 31.05.2013, изменение структуры системы, вследствие внедрения оптимизационного проекта (по созданию автоматической системы передачи данных по оптоволоконным каналам связи) приводит к постепенному снижению показателя длительности ввода данных - с 1,57 до 0,78 мин/сут, т. е. на 50,3 %. Это соответствует снижению простоев оборудования среднесортного цеха из-за задержки данных о заготовках на ч/год. а б Рис. 4. Длительность ввода данных: а - до изменения структуры ИУС производственного объекта; б - после изменения структуры ИУС Оценим экономический эффект от смены структуры. Средняя производительность среднесортного цеха составляет 220 т/ч. Дополнительный выпуск продукции стана 450 после внедрения проекта по смене структуры ИУС т/год. Прибыль с тонны готовой продукции на стане 450 составляет 790 руб./т. Таким образом, экономический эффект от смены структуры руб./год. Заключение Таким образом, в ходе исследования получены следующие результаты: - предложена система управления со структурной неопределенностью (СУ СНО), которая относится к новому классу систем управления и отличается от СПС тем, что количество будущих структур СУ СНО, а также процедуры их формирования заранее неизвестны; - выполнена конкретизация СУ СНО применительно к ИТ-деятельности; - приведен пример внедрения ОС в существующую ИТ-инфраструктуру предприятия для улучшения показателей работы ИУС; - приведены графики длительности простоев агрегата до и после изменения структуры ИУС вследствие работы ОС; - экономический эффект от смены структуры составляет более 800 тыс. руб.
References

1. Petrov B. N. Principy postroeniya i proektirovaniya samonastraivayuschihsya sistem / B. N. Petrov, V. Yu. Rutkovskiy, I. N. Krutova, S. D. Zemlyakov. M.: Mashinostroenie, 1972. 259 s.

2. Myshlyaev L. P. Sistemy upravleniya so strukturnym raznoobraziem / L. P. Myshlyaev, A. A. Ivushkin // Sistemy avtomatizacii v obrazovanii, nauke i proizvodstve: Tr. IX Vseros. nauch.-prakt. konf. (Novokuzneck, 28-30 noyabrya 2013 g.). Novokuzneck: SibGIU, 2013. S. 7-12.

3. Emel'yanov S. V. Sistemy avtomaticheskogo upravleniya s peremennoy strukturoy / S. V. Emel'yanov. M.: Nauka, 1967. 336 s.

4. Emel'yanov S. V. Novye tipy obratnoy svyazi: Upravlenie pri neopredelennosti / S. V. Emel'yanov, S. K. Korovin. M.: Nauka. Fizmatlit, 1997. 352 s.

5. Myshlyaev L. P. Sistemy avtomatizacii na osnove naturno-model'nogo podhoda: monogr.: v 3 t. T. 2: Sistemy avtomatizacii proizvodstvennogo naznacheniya / L. P. Myshlyaev, A. A. Ivushkin, G. P. Sazykin i dr.; pod red. L. P. Myshlyaeva. Novosibirsk: Nauka, 2006. 483 s.

6. Rey U. Metody upravleniya tehnologicheskimi processami / U. Rey. M.: Mir, 1983. 368 s.

7. Purgina M. V. Optimizaciya sistemy upravleniya processami postavschika IT-servisov / M. V. Purgina, S. M. Kulakov // Tez. XIII Mezhdunar. nauch.-tehn. konf. molodyh spec. Novokuzneck, 2015. S. 72-74.

8. OGC-ITIL V3-5-Continual Service Improvment TSO 2007. 308 p. // URL: http://www.itil.org.uk/cs.htm.

9. Kulakov S. M. K razvitiyu sistem upravleniya s peremennoy strukturoy, funkcioniruyuschih v usloviyah neopredelennosti / S. M. Kulakov, M. V. Purgina // Naukoemkie tehnologii razrabotki i ispol'zovaniya mineral'nyh resursov: sb. nauch. st. / Sibir. gos. industr. un-t; pod obsch. red. V. N. Fryanova. Novokuzneck, 2015. S. 220-224.

10. Purgina M. V. Ob infrastrukturnyh izmeneniyah sistem organizacionnogo upravleniya, funkcioniruyuschih v usloviyah neopredelennosti / M. V. Purgina, R. S. Koynov, S. M. Kulakov / Nauka i molodezh': problemy, poiski, resheniya: sb. nauch. st.: Tr. Vseros. nauch. konf. stud., aspirantov i molodyh uchenyh; pod obsch. red. M. V. Temlyanceva. Novokuzneck, 2015. S. 374-377.


Login or Create
* Forgot password?