Схема взаимодействия дерева целей и дерева систем

ДЕРЕВО ЦЕЛЕЙ И СИСТЕМ АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА И ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Цель работы

Основной целью данной практической работы является:

1) изучение методов построения и анализа дерева целей;

2) ознакомление с верхними уровнями дерева целей технической эксплуатации автомобилей;

3) изучение методов построения и анализа дерева систем;

4) освоение методики составления функционально-системной матрицы.

Общие положения

Дерево целей

Одним из необходимых условий постановки задачи управления является наличие четко поставленной цели управления. При формулировании цели конкретной системы возникает несколько достаточно сложных задач:

- как от общих или обобщенных целей вышестоящей системы перейти к конкретным (количественно описанным) целям подсистемы?

- как сопоставить несколько иногда противоречащих целей?

- как цели соразмерить с ресурсами и как ресурсы распределить между целями?

- как цели подсистем заставить работать на цели системы?

Для решения эти задач и применяется дерево целей – упорядоченная иерархия целей, отражающая их соподчинение и внутренние взаимосвязи.

При построении дерева целей происходит декомпозиция - разложение цели по уровням, то есть их упрощение, конкретизация и уточнение адресности. Обычно дерево целей имеет одну вершину, называемую корнем (1, Рис. 1.1), который характеризует генеральную цель системы Ц⁰, располагаемую на высшем уровне. Далее цель высшего уровня разлагается на цели первого уровня Ц¹₀₁, Ц¹₀₂ … Ц¹_0N, которые, в свою очередь, - на цели второго уровня и так далее. Декомпозиция продолжается до так называемых элементарных целей, которые дальнейшему разложению не подлежат. Например, для персонала фирмы – это цели, которых должен добиваться конкретный исполнитель.

В дереве целей отношение цели низшего уровня к цели высшего называется соподчинение. Одна из форм соподчинения – это определение конкретного вклада (весомости) целей низшего уровня в цель высшего уровня. Цели же одного уровня дополняют друг друга.

Цели более высокого уровня соединены с целями следующего (более низкого) уровня линиями, называемыми дугами (3, Рис. 1.1). Дуги характеризуют отношение между целями разного уровня. Как правило, это отношение типа Цⁱ> Цⁱ⁺¹, которое означает, что цель i-того уровня доминирует над целью следующего ранга i+1, включая её в себя. Одним из видов отношений может быть значимость (вклад) подцели нижнего уровня в достижение цели верхнего уровня.

Рис. 1.1. Схема дерева целей: 1 – корень дерева целей (генеральная цель системы); 2 – вершины дерева целей; 3 – дуги дерева целей

Дуги обозначаются rⁱ_km,

где i – ранг цели из которой выходит дуга;

k – номер вершины из которой выходит дуга;

m – номер нижестоящей вершины в которую входит дуга.

Если, например, генеральная цель Ц⁰ складывается из трех подцелей первого уровня, то через дуги эту связь можно записать следующим образом:

Соответствующие обозначения имеют и вершины (цели). Цифровое обозначение цели позволяет однозначно определить место и уровень данной цели в дереве целей, а также её связь и соподчинение с вышестоящими целями. Например, обозначение цели Ц⁴₀₁₁₂₅ показывает следующее:

- это цель четвертого уровня;

- вышестоящая цель имеет обозначение Ц³₀₁₁₂;

- эта цель является пятой подцелью цели Ц³₀₁₁₂;

- набор номеров цели 01125 показывает цепочку связи и взаимоотношении от данной цели до генеральной.

Это позволяет определить роль и вклад целей нижнего уровня в цели высшего и, далее в генеральную цель Ц⁰, а также совершенствовать систему стимулирования подразделений и персонала.

При формировании структуры предприятия такие циклы позволяют четко определить:

- подчиненность отдельных подразделении;

- их обязанности по отношению к вышестоящим и права по отношению к нижестоящим;

- прослеживать траекторию и время прохождения информации;

- выявить слабые и тупиковые звенья;

- определять эффективность подразделения и исполнителя.

Дерево систем

После того, как установлены конкретные цели системы, необходимо определить наиболее эффективные способы достижения этих целей.

Важным условием управления является обязательность анализа и сравнения нескольких путей достижения поставленных целей:

- при выборе альтернатив рассматриваются несколько вариантов и вероятность наилучших, но неочевидных снижается;

- появляется состязательность вариантов;

- при защите своих вариантов в ходе дискуссий их авторы выявляют сильные и слабые стороны и могут улучшать свои предложения;

- руководитель, принимая окончательное решение, может взять лучшие блоки из разных альтернатив.

Для выявления всех возможных способов достижения цели определяется ряд альтернатив, которые находятся в определенных иерархических связях и по разному могут влиять на достижение целей системы. Таким образом, способы достижения поставленных целей требуют такой же систематизации, как и сами цели и подцели. Для этого строится дерево систем.

Если дерево целей определяет что необходимо сделать, каких показателей эффективности достичь, то дерево систем - с помощью каких мероприятии этого можно добиться. Поэтому в дереве целей вершины - это генеральная и частные цели или функции, а в дереве систем в вершинах указываются объекты или системы, которые реализуют эти функции (целереализующие системы). Иногда их называют факторами, а задача управления определяется следующим образом - выбрать из дерева систем ряд факторов (подсистем) влияя на которые можно наиболее эффективно добиться достиже­ния поставленных целей.

Дерево систем строится по тем же законам, как и дерево целей - определяется генеральная система С⁰, которая структуризируется на подсистемы первого (С¹₀₁, С¹₀₂ … С¹_0N), второго и последующих уровней. На рис. 1.2 приведены три верхних уровня дерева систем технической эксплуатации автомобилей

Высший уровень дерева систем представляет собой техническую эксплуатацию в целом, которая обеспечивает перевозочный процесс достаточным количеством работоспособного подвижного состава необходимых видов и типоразмеров

Рис. 1.2. Схема высшего, первого и второго ярусов дерева систем технической эксплуатации

На рис. 1.2 обозначено:

С¹₀₁ – анализ потребности в услугах и воздействиях по ТО и Р;

С¹₀₂ – система ТО и Р автомобилей;

С¹₀₃ – производственно-технологическая база;

С¹₀₄ – персонал;

С¹₀₅ – система снабжения и резервирования;

С¹₀₆ – подвижной состав и эксплуатационные материалы;

С¹₀₇ - условия эксплуатации подвижного состава (дорожные, природно-климатические, транспортные и другие условия);

С²₀₁₁ – маркетинговый анализ рынка услуг (спрос, содержание, конкуренция);

С²₀₁₂ – внутренняя потребность предприятия;

С²₀₁₃ – оценка возможностей собственного производства (объем услуг, цены, предложения);

С²₀₁₄ – диверсификация и расширение сфер деятельности предприятия;

С²₀₁₅ – корректирование производственной программы с учетом внутренних и внешних потребностей;

С²₀₂₁ – применение обоснованных нормативов системы;

С²₀₂₂ – обеспечение выполнения рекомендации и нормативов системы;

С²₀₂₃ – совершенствование технологии, организации и управления процессами ТО и Р;

С²₀₂₄ – обеспечение рабочих мест и исполнителей рациональной технологической и другой документацией;

С²₀₂₅ – компьютеризация и индивидуализация учета и отчетности при технической эксплуатации автомобиля;

С²₀₂₆ – совершенствование проектной документации по строительству и реконструкции предприятии;

С²₀₂₇ – повышение адаптивности к изменению конструкции изделий, условиям работы;

С²₀₃₁ – обеспеченность производственно-технической базой;

С²₀₃₂ – оптимизация мощности и структуры базы;

С²₀₃₃ – оптимизация пропускной способности средств обслуживания;

С²₀₃₄ – выбор средств механизации, автоматизации и роботизации ТО и Р;

С²₀₃₅ – специализация предприятий производственно-технической базы;

С²₀₃₆ – кооперация предприятий производственно-технической базы на отраслевом и региональном уровнях;

С²₀₄₁ – обеспечение предприятия персоналом;

С²₀₄₂ – повышение квалификации персонала;

С²₀₄₃ – совершенствование систем стимулирования персонала;

С²₀₄₄ – обеспечение стабильности трудовых коллективов;

С²₀₄₅ – повышение престижности профессий;

С²₀₄₆ – развитие коллективных форм работы персонала;

С²₀₅₁ – совершенствование структуры системы снабжения;

С²₀₅₂ – применение региональных норм расхода топлив, масел и других материалов;

С²₀₅₃ – обеспечение оптимальных запасов и методы их пополнения;

С²₀₅₄ – совершенствование процесса обмена изделий при капитальном ремонте;

С²₀₅₅ – совершенствование процессов заказа и приобретения новых автомобилей, комплектующих изделий, материалов, включая лизинг;

С²₀₅₆ – создание резерва производственных площадей, оборудования, персонала;

С²₀₅₇ – создание резерва исправных автомобилей;

С²₀₆₁ – выбор рациональных типов и моделей автомобилей;

С²₀₆₂ – выбор эксплуатационных материалов;

С²₀₆₃ – повышение качества восстановления и капитального ремонта деталей;

С²₀₆₄ – изменение структуры парка;

С²₀₆₅ – управление возрастной структурой парка, рациональные сроки службы;

С²₀₆₆ – повышение уровня унификации изделий и материалов;

С²₀₇₁ – учет природно-климатических условий;

С²₀₇₂ – учет дорожных условий;

С²₀₇₃ – учет транспортных условий и интенсивности использования изделий;

С²₀₇₄ – выбор автомобилей, комплектующих изделий, материалов с учетом условий эксплуатации;

С²₀₇₅ – использование автомобилей с учетом возраста, состояния и условий эксплуатации.

Схема взаимодействия дерева целей и дерева систем

При принятии решений и их сравнении необходимо определить, как конкретное мероприятие дерева систем может повлиять на целевой показатель, то есть достижение поставленной перед системой цели Ц⁰. Для этого строится и анализируемая схема взаимодействия дерева систем и дерева целей.

Методика построения и анализа схемы взаимодействия дерева систем и дерева целей следующая (методика рассмотрена на примере конкретной задачи):

1) Разметка дерева целей и дерева систем, которая включает:

обозначение и нумерацию всех целей, подцелей, систем и подсистем;

разметку дуг, связывающих цели и системы, которые обозначаются асц и определяют вклад подсистем №С в подцель с №Ц, например, а₁₁ (полно а_{01 01})=0,8 (см. рис. 1.3) означает что вклад подсистемы С¹₀₁ в подцель Ц¹₀₁ составляет 0,8 (или 80%) всех подсистем (С¹₀₁, С¹₀₂), связанных с данной подцелью.

Рис. 1.3. Схема взаимодействия дерева целей и дерева систем: Ц⁰ – цель высшего уровня; Ц¹_01-03 – цели первого уровня; С⁰ – система высшего уровня; С¹_01-04 – системы первого уровня; а – вклад подсистем ДС в реализацию Ц⁰ (С⁰); r – веса подцелей 1-го уровня или их вклад в достижение целей высшего уровня

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 – коэффициент технической готовности ( );

Ц¹₀₂ – снижение затрат на техническую эксплуатацию автомобилей (ТЭА);

Ц¹₀₃ – снижение уровня воздействия ТЭА на окружающую среду и персонал;

С⁰ – инженерно-техническая служба;

С¹₀₁ – производственно-техническая база;

С¹₀₂ – персонал;

С¹₀₃ – подвижной состав;

С¹₀₄ – нормативно-техническое обеспечение инженерно-технической службы.

б) показывают направление влияния конкретных подсистем (факторов) дерева систем на определенные подцели дерева целей. Например, подцель Ц¹₀₁ реализуется, т.е. на нее влияют подсистемы С¹₀₁ и С¹₀₂, а на подцель Ц¹₀₂ влияют все четыре подсистемы.

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:

r⁰₀₁ = 0,5(50%); для Ц¹₀₂ r⁰₀₂ = 0,3(30%); для Ц¹₀₃ r⁰₀₃ = 0,2(20%).

Для генеральной цели имеем: Ц⁰ = 0,5Ц¹₀₁ 0,3 Ц¹₀₂ 0,2 Ц¹₀₃.

Суммарный вклад всех подцелей, естественно, равен:

r⁰₀₁ + r⁰₀₂ + r⁰₀₃ = 1,0(100%)

Степень влияния или вклад можно оценить или определить экспертизой, с помощью математических моделей целевой функции и т.д.

2) Результаты разметки переносятся в функционально-системную матрицу. 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

Причем сумма этих вкладов может не равняться единице.

Столбцы показывают вклад всех подсистем в конкретную подцель.

Так, вклады в подцель Ц¹₀₁ дают следующие подсистемы:

С¹₀₁ : а₁₁ = 0,8

С¹₀₂ : а₂₁ = 0,2

Всего 1,0

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, т.е. Ц⁰.

Для этого используют данные функционально-системной матрицы, а в более сложных структурах дерева целей и дерева систем 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 1.1

Функционально-системная матрица

Подсистема	Вклад подсистем
С10	Ц001	Ц002	Ц003	Ц0
С101	0,8	0,1	–	–
С102	0,2	0,2	0,5	–
С103	–	0,3	0,5	–
С104	–	0,4	–	–
Всего				–
Вес подцелей	0,5	0,3	0,2	0,1

Цепочки влияния С¹₀₁ и С¹₀₂ на генеральную цепь приведены на рис. 1.4

а)

б)

Рис. 1.4. Цепочки С¹₀₁ и С¹₀₂ на генеральную цепь: а) – цепочка подсистемы С¹₀₁ на Ц⁰; б) – цепочка влияния С¹₀₂ на Ц⁰

Из цепочки влияния, рис. 1.4, таблицы 1.1-1.2 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:

;

Но подсистема действует на генеральную цель Ц⁰ также через подцель Ц¹₀₂ с вкладом а₁₂ = 0,1:

.

4) Результаты расчетов для всех подсистем и подцелей сводим в таблицу вклада подсистем.

5) Определяем общий вклад каждой из подсистем в генеральную цель Ц₀, суммируя структурные вклады.

Для подсистемы С¹₀₁ общий вклад в Ц⁰ равен

Q(С¹₀₁/Ц⁰) = Q(С¹₀₁/Ц⁰₀₁) + Q(С¹₀₁/Ц⁰₀₂) = 0,4+0,03 = 0,43

Результаты вписываем в последний столбец таблицы 1.2

Таблица 1.2

Таблица вклада подсистем

Подсистема	Структурный вклад через подцель Ц1Ц	Общий вклад подсистемы С1С в реализацию цели Ц0
С1С	Ц101	Ц102	Ц103
С101	0,4	0,03		0,43
С102	0,1	0,06	0,1	0,26
С103		0,09	0,1	0,19
С104		0,12		0,12
Вес подцелей в цели Ц0, r0Ц	0,5	0,3	0,2

6) Производим проверку полученных результатов:

а) суммируем данные последнего столбца (табл. 1.2): сумма вкладов всех подсистем в Ц⁰ должна равняться единице, т.е.

или в примере:

б) суммируем данные столбцов по каждой цели, получаем при правильных расчетах всех подцелей. Так, для первой подцели вес равен

r¹₀₁ = Q(С¹₀₁/Ц¹₀₁) + Q(С¹₀₂/Ц¹₀₁) = 0,4+0,1 = 0,5

7) Подводим итоги проведенной 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 подсистему С¹₀₁;

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.