Коллектив авторов - Автоматизация адаптивного управления производством на промышленном предприятии

Однако понятие элемента определяется в зависимости от задачи и цели исследования системы. Следовательно, данное определение сложности является относительным, а не абсолютным.

По определению А. И. Берга, сложной системой называется такая система, которую можно описать не менее чем на двух различных математических языках (например, с помощью теории дифференциальных уравнений и алгебры Буля). Кибернетик С. Бир разделяет все кибернетические системы на простые и сложные в зависимости от способа их описания: детерминированного или теоретико-вероятностного.

В Большой Советской Энциклопедии дается следующее определение сложной системы. «Сложная система (C. c.) – составной объект, части которого можно рассматривать как системы, закономерно объединённые в единое целое в соответствии с определенными принципами или связанные между собой заданными отношениями. Понятием С. с. пользуются в системотехнике, системном анализе, исследовании операций и при системном подходе в различных областях науки, техники и народного хозяйства. С. с. можно расчленить (не обязательно единственным образом) на конечное число частей, называемых подсистемами; каждую такую подсистему (высшего уровня) можно, в свою очередь, расчленить на конечное число более мелких подсистем и т. д., вплоть до получения подсистем первого уровня, т. н. элементов С. с., которые либо объективно не подлежат расчленению на части, либо относительно их дальнейшей неделимости имеется соответствующая договорённость. Подсистема, с одной стороны, сама является С. с. из нескольких элементов (подсистем низшего уровня), а с другой стороны – элементом системы старшего уровня.

В каждый момент времени элемент С. с. находится в одном из возможных состояний; из одного состояния в другое он переходит под действием внешних и внутренних факторов. Динамика поведения элемента С. с. проявляется в том, что состояние элемента и его выходные сигналы (воздействия на внешнюю среду и др. элементы С. с.) в каждый момент времени определяются предыдущими состояниями и входными сигналами (воздействиями со стороны внешней среды и других элементов С. с.), поступившими как в данный момент времени, так и ранее. Под внешней средой понимается совокупность объектов, не являющихся элементами данной С. с., взаимодействие с которыми учитывают при её изучении. Элементы С. с. функционируют не изолированно друг от друга, а во взаимодействии: свойства одного элемента в общем случае зависят от условий, определяемых поведением других элементов; свойства С. с. в целом определяются не только свойствами элементов, но и характером взаимодействия между ними (две С. с., состоящие из попарно одинаковых элементов, которые, однако, взаимодействуют между собой различным образом, рассматривают как две различные системы)».

Все популярнее становится следующее определение сложной системы [37]: «Сложная система состоит из множества взаимодействующих составляющих (подсистем), вследствие чего сложная система приобретает новые свойства, которые отсутствуют на подсистемном уровне и не могут быть сведены к свойствам подсистемного уровня. Например, свойства атома водорода такие, например, как спектральные характеристики его излучения, есть свойства сложной системы, которые несводимы к свойствам его составляющих – электрона и протона».

Рассмотрим, как определение сложных систем можно применить для систем распределения производственных ресурсов.

Высокие требования к обеспечению производственных процессов, сложность современного оборудования и технологий, а также возможность их многосторонней настройки, разнообразие правил и критериев планирования являются причиной высокой актуальности новых методов построения подобных автоматизированных систем. Особенно они востребованы на мелкосерийных и опытных производствах, а также на предприятиях, использующих современные методики управления, основанные на децентрализации.

Неопределенность спроса и предложения приводит к тому, что предприятие вынуждено заранее тщательно анализировать рынок и только потом выходить на него, выработав какую-либо свою узкую специализацию. Однако за время исследования может измениться и сам рынок – изменяется расстановка игроков, появляются новые конкуренты и т.п. Если провести исследование быстро, качество будет низкое, тщательное исследование занимает длительное время. В результате, предприятию необходимо подтягивать производство под требования рынка, состояние которого еще не один раз может измениться. Ориентация предприятия на мелкосерийное производство повышает его устойчивость на рынке, гибко реагируя на его требования.

Как следствие, требования к результирующему плану не только сложны, но и трудно формализуемы. В то же время большое их количество и сложность приводит к довольно большой вероятности появления противоречий, которые также необходимо разрешать.

Казалось бы, для получения «идеального» плана необходимо максимально снизить стоимость выполнения заказов – для этого необходимо выбрать наиболее дешевые ресурсы, снизить простои оборудования. Если на этапе построения такого плана было все в порядке и «идеальный» план был получен, то на последующем этапе исполнения может сложиться ранее непредвиденная ситуация, например, рабочий не успел выполнить заказ в срок. В результате, из-за того, что индивидуальный план рабочего был достаточно плотным, оказались сорванными сразу несколько доставок важных заказов. В итоге производственная компания потеряла бы будущую прибыль, так как клиент остался бы неудовлетворенным результатами выполнения его заказа. Ввод нового критерия – надежности плана, приводит к необходимости построения разреженного плана, что, в свою очередь, снижает получаемую прибыль.

В то же время, степень учета надежности не является жестко задаваемым параметром. Насколько сильно нужно учитывать надежность, зависит как от индивидуальных планов ресурсов или заказов, так и от состояния всего плана в целом. Например, если один рабочий не успевает выполнить заказ в срок, другой рабочий, если он свободен, мог бы заменить первого. Если заказ выполняется в условиях высокой загрузки, планировать выполнение точно так же, как и на другое, более свободное время, не имеет смысла. Кроме того, задержка в выполнении заказа зависит и от самого рабочего. Таким образом, план должен строиться адаптивно, то есть подстраиваться к внешним условиям и внутреннему состоянию системы. Внешние условия при этом могут быть сложно формализуемыми и носить стохастический характер.

Заказы могут иметь сложную структуру: между планируемыми заказами могут быть установлены различные отношения, такие как вложенность, предшествование, выполнение в то же самое время.