1.4. Системный и процессный подходы в моделировании.

Теория больших (сложных) систем или системотехника как наука сложилась в 1950-х годах и подразумевала теорию организации и управления сложными системами. Если сложность – это некоторое свойство, характерное большим числом элементов системы и связей между ними, то организация – это средство упорядоченность, позволяющее противостоять дезорганизации и хаосу. В теории больших систем выработаны методы описания таких систем, прежде всего это математическое описание, т.е. моделирование.

Системный подход – это методологическое направление в науке. Основная задача системного подхода состоит в разработке методов исследования и конструирования сложноорганизованных объектов – систем разных типов и классов. Системный подход представляет собой метод познания, метод исследовательской деятельности, способ описания и объяснения природы. Системный подход формирует характер, направление и стиль научного мышления при исследовании какого-либо объекта, процесса. Наиболее широкое применение методы системного подхода находят при исследовании сложных развивающихся объектов – многоуровневых, иерархических, самоуправляющихся систем. При системном подходе предполагают, что специфика сложного объекта (системы) не исчерпывается особенностями составляющих элементов, а коренится прежде всего в характере связей и отношений между ключевыми элементами.

Системный подход ориентирован на изучение закономерностей образования, функционирования и эволюции сложных динамических систем, в которых существенна роль управления и информационных процессов. Поведение систем, прежде всего целенаправленное, характеризуется процессами управления как формой передачи информации от одних подсистем к другим и способам воздействия одних частей системы на другие. Системный подход используется как при рассмотрении, анализе существующих систем, так и при создании, конструировании, синтезе новых систем для достижения поставленных целей.

Системный подход предполагает учет взаимосвязей в сложной производственно-экономической системе, анализ взаимодействия предприятия с внешней средой, изучение отдельных экономических объектов как структурных частей более сложных систем, выявление роли каждого из них в общем процессе функционирования производственно-экономи-ческой системы и, наоборот, воздействия производственной системы в целом на отдельные её элементы.

Основные задачи системного подхода:

- разработка концептуальных (содержательных и формальных) средств представления исследуемых объектов как систем;

- построение обобщенных моделей систем и моделей разных классов и свойств систем, включая модели динамики систем, их целенаправленного поведения, развития, иерархического строения, процессов управления и др.;

- исследование методологических оснований различных теорий систем.

Системный подход в моделировании производственных систем при разработке управленческих, организационных решений позволяет повысить вероятность получения ожидаемого результата выполнения решений.

Системный подход в моделировании производственных систем предполагает комплексное изучение производственной системы как единого целого с позиций системного анализа. Системный подход является теоретической и методологической основой системного анализа, который представляет собой совокупность методов и средств, используемых при исследовании и проектировании сложных объектов, при создании и управлении социальными, экономическими, человеко-машинными и техническими системами. Системный анализ – это методология исследования объектов через представление их в виде систем и анализа этих систем. Под системным анализом понимают также научную дисциплину, разрабатывающую общие принципы исследования сложных объектов с учетом их системного характера.

Системный анализ – это средство изучения сложных, нечётко сформулированных проблем в условиях неопределенности, неполноты информации. Системный анализ предполагает уточнение сложной проблемы и ее структуризацию в серию задач, решаемых с помощью экономико-математического моделирования, нахождение критериев их решения, детализацию целей, конструирование эффективной организации для достижения целей.

Одним из важнейших этапов системного анализа является построение обобщенной модели исследуемой системы. Причем в этой модели должны быть учтены все существенные переменные, компоненты. В связи с большим числом этих переменных, элементов в сложных социально-экономических, человеко-машинных системах, в системном анализе должна использоваться современная вычислительная техника, что позволяет “проигрывать” на модели различные ситуации, сценарии функционирования систем с последующим анализом, интерпретацией полученных результатов.

Понятие “система” известно с античных времен и, в переводе с греческого, означает целое, составленное из частей. Однако еще Аристотель обратил внимание на то, что целое (т.е. система) несводимо к сумме частей, его образующих. Система – это упорядоченный комплекс, совокупность каких-либо взаимосвязанных, взаимодействующих и воздействующих друг на друга элементов (компонентов), объединенных одной целью, образующих единое целое, обладающее свойствами, отсутствующими у составляющих его элементов. Отсюда следует свойство эмерджентности сложных систем, т.е. качество (свойство) системы не сводится к сумме качеств (свойств) составляющих её частей.

Любая система может быть рассмотрена как элемент системы более высокого порядка, в то же время каждый из её элементов или группа таких элементов могут выступать в качестве подсистемы более низкого порядка. Эта многоуровневость и иерархичность характеризует строение системы и её функционирование.

Системы, в которых происходят постоянные изменения, переходы из одного состояния в другое, называют динамическими. Динамические системы, способные к целенаправленным действиям, т.е. управляющие своим поведением, относятся к самоуправляемым. Для таких систем характерно наличие двух подсистем: подсистемы управления или органа управления и управляемой подсистемы или объекта управления (рис. 5).

Рис. 5. Производственная система

Отличительная черта сложно организованных систем – это наличие в них процессов передачи информации и управления. Под управлением понимается процесс воздействия подсистемы управления на управляемую подсистему для достижения определенных целей.

Цели системы выражают необходимость и потребность достижения ее желаемых будущих состояний.

Виды целей производственных систем:

по времени достижения цели делят на перспективные, текущие и оперативные;

по степени важности – на главные (стратегические) и второстепенные (тактические);

по отношению к объекту управления – на общие и частные;

по степени достижения результата – на конечные и промежуточные.

Необходимо обеспечить соответствие и подчинение частных целей общим, оперативных – текущим, а текущих - перспективным, промежуточных – конечным. Наибольшее внимание должно уделяться достижению главных целей. Недопустима подмена общих целей производственной системы, целями частными (местными), характерными для отдельных подразделений производства.

Для эффективного функционирования производственной системы необходимо:

- правильно определить цель, средства и методы ее достижения;

- ясно выразить цель, чтобы она была понятна исполнителям;

- направить все действия подчиненного коллектива на достижение поставленной цели.

При определении целей производственной системы строится графическая модель (граф) – “дерево целей”.

Графом называют фигуру, состоящую из точек (прямоугольников, окружностей), называемых вершинами, и соединяющих их отрезков, называемых ребрами (дугами). Графы могут быть связными и несвязными, ориентированными и неориентированными, содержать и не содержать циклы или петли. Выбор той или иной структуры графа определяется существом тех отношений между элементами, которые он должен выразить.

Деревом называется связный ориентированный граф, не содержащий петель. Каждая пара его вершин соединяется единственным ребром.

Деревом целей называется граф-дерево, выражающее отношение между вершинами, являющимися этапами или проблемами, подлежащими решению при достижении некоторой цели. Дерево целей – это многоуровневая система целей, в которой цели нижних уровней обеспечивают реализацию целей более высоких уровней, вплоть до главной или общей цели. Пример моделирования с помощью графа-дерева проблемы максимизации чистой прибыли представлен на рис. 6.

Дерево целей, вершины которого ранжированы, то есть выражены количественными оценками их важности, широко используется для количественной оценки приоритета различных направлений развития.

Рис. 6. Граф-дерево целей максимизации чистой прибыли

Построение дерева целей требует решения многих прогнозных задач, таких как:

- прогноз развития объекта в целом;

- формулировка сценария достижения прогнозируемой цели;

- формулировка уровня цели;

- формулировка критерия и весов, ранжированных вершин.

Каждая из этих задач может быть решена методом экспертных оценок.

Компоненты любой сложной системы подчиняются ряду требований:

- необходимость – заключается в том, что без любого из компонентов система не может существовать;

- разнокачественность – каждый компонент должен быть существенно отличен от всех других и наделен индивидуальной качественной определенностью;

- соотносительнось – нарушение количественных пропорций между компонентами приводит к несовершенной работе системы или даже к ее гибели;

- структурность – каждый компонент имеет свое устройство, состоит, в свою очередь, из необходимых ему элементов и может рассматриваться как самостоятельная система;

- устойчивость – заключается в способности противостоять возмущениям внешней среды, что является условием эффективного функционирования сложных динамических систем.

Производственные (экономические) системы обладают рядом особенностей, отличающих их от технических и иных систем. К их числу можно отнести:

- нестационарность (изменчивость) отдельных параметров системы и стохастичность ее поведения;

- уникальность и непредсказуемость поведения системы в конкретных условиях (благодаря наличию у нее активного элемента – человека) и вместе с тем наличие у нее предельных возможностей, определяемых имеющимися ресурсами;

- способность изменять свою структуру и формировать варианты поведения;

- способность противостоять энтропийным (разрушающим систему) тенденциям;

- способность адаптироваться к изменяющимся условиям;

- способность и стремление к целеобразованию, то есть формированию целей внутри системы.

Производственные системы находятся в постоянном взаимодействии с внешней средой, которая представляет собой совокупность всех объектов, изменение свойств которых влияет на систему, а также тех объектов, чьи свойства меняются в результате поведения системы. Под “внешней средой” понимаются: экономические условия, потребители, профсоюзы, правительственные акты, законодательство, конкурирующие организации, система ценностей в обществе, общественные взгляды, техника, технология.

Системы, взаимодействующие с внешней средой – это открытые системы. Объекты обмена с внешней средой – это информация, материалы, детали, конструкции, оборудование, машины, механизмы, инструмент, запасные части, энергия, транспорт, кадры, различные бытовые, культурные и другие услуги.

Чтобы успешно функционировать, открытая система должна иметь способность приспосабливаться (адаптироваться) к изменениям во внешней среде.

Производственные системы относятся к особо сложным, стохастическим (вероятностным) системам. Это связано с наличием неопределенности в поведении элементов системы и окружающей среды. Люди могут болеть и нарушать производственную дисциплину, машины – выходить из строя, поставщики – нарушать свои обязательства и т.д., т.е. случайный характер изменений в поведении отдельных элементов не может быть заранее точно установлен.

Эффективное функционирование сложных систем возможно только при использовании обратной связи, т.е. на основе постоянного контроля с целью выявления информации о нежелательных отклонениях в производстве и принятия своевременных мер по их устранению или использования новых благоприятных возможностей.

Различают положительную и отрицательную обратную связь. Пример положительной обратной связи – расширение выпуска продукции при увеличении спроса. Здесь возрастающие результаты процесса усиливают сам процесс, и наоборот, в случае уменьшения результатов процесс ослабляется. При отрицательной обратной связи – возрастающие результаты ослабляют процесс, а при уменьшающихся результатах происходит усиление процесса.

Принцип обратной связи универсален, он лежит в основе функционирования автоматически регулируемых систем в кибернетике, биологии, технике, экономике, управлении и других областях.

Принцип обратной связи устанавливает вид соединения элементов и означает связь между входом и выходом какого-либо элемента, осуществляемую либо непосредственно, либо через другие элементы системы (рис. 7). V₁ и V₂ обозначают блоки сравнения интенсивности выходных значений с некоторыми “эталонными” допустимыми значениями, обеспечивающими функциональную устойчивость системы.

Рис. 7. Пример изображения обратных связей

Положительная обратная связь усиливает действие входного сигнала (имеет одинаковый с ним знак), отрицательная - ослабляет (имеет знак, противоположный знаку входного сигнала). Положительная обратная связь ухудшает устойчивость системы, отрицательная - способствует восстановлению равновесия в системе при его нарушении возмущающими воздействиями. В экономике на использовании положительной обратной связи основаны системы материального стимулирования.

Отрицательная обратная связь достигается регулированием и используется в оперативном управлении производством и в системах автоматического управления техническими объектами.

Системы с обратной связью в технике носят, как правило, замкнутый характер, при котором регулирование между выходом и входом системы осуществляется автоматически без внешнего вмешательства. Хрестоматийным примером действия принципа обратной связи является регулятор паровой машины Дж. Уайта. Примером типичной простой системы с обратной связью в технике могут служить термостат и обогреватель, используемые для поддержания определенной температуры в помещении.

Принципиальной особенностью большинства систем с обратной связью, используемых в управлении, в отличие от технических, является их открытый характер.

Необходимость применения систем обратной связи в управлении именно открытого типа объясняется тем, что объектом воздействия является человек, а не техническое устройство, а также воздействием внешних факторов, на которые система должна реагировать для достижения выходных характеристик на заданном уровне, чтобы достичь своих целей.

Внешний элемент для таких систем руководитель - для обеспечения стабильного состояния и развития организации вносит необходимые изменения, как в процесс функционирования, так и в цели, адекватно реагируя на воздействия внешних и внутренних отклоняющих факторов.

Системное исследование имеет различные аспекты, например, - генетический, т.е. изучение системы в развитии и функциональный, т.е. изучение ее реального действия, функционирования.

Описание моделируемой системы можно рассматривать с функциональной, морфологической и информационной точек зрения.

Функциональное описание необходимо для определения места системы, оценки отношения к другим системам и к внешней среде. К понятиям, используемым в функциональном описании относятся: состояние – множество существенных свойств, которыми система обладает в данный момент времени; внешняя среда – множество элементов, которые не входят в систему, но изменение их состояния вызывает изменение состояния системы; модель функционирования (поведения) системы – модель, предсказывающая изменение состояния системы во времени.

Морфологическое описание должно дать представление о строении системы. Морфологические свойства системы зависят от характера информационных, энергетических и вещественных связей. Информационные связи предназначены для переноса информации, энергетические для переноса энергии между элементами, вещественные – для передачи материала, изменения свойств материала. Морфологическое описание порождает понятие структуры, т.е. совокупности элементов и связей между ними, которые определяются исходя из распределения функций и целей, поставленных перед системой.

Информационное описание системы дает представление об организации системы. Оно определяет зависимость морфологических и функциональных свойств системы от качества и количества внутренней информации (о самой системе и среде) и информации, поступающей из внешней среды.

Процесс – это устойчивая, целенаправленная совокупность взаимосвязанных видов деятельности, которая по определённой технологии преобразует входы в выходы, представляющие ценность для потребителя.

В стандартах ISO-9000 любая работа характеризуется как процесс – организованная деятельность, предназначенная генерировать предварительно установленный определённому пользователю выход, обеспечив при этом необходимый вход процесса. При таком подходе ресурсы, как и деятельность, включены в процесс, входом в процесс являются приходящие извне потоки от других процессов (комплектации и поставки), выходом (результатом) процесса является продукция или услуги, потребляемые внешними по отношению к процессу клиентами.

Вход процесса всегда должен иметь своего поставщика. Объёмы входов планируются на один или несколько циклов работы процесса, или выпуск определённого объёма продукта. К входам процесса могут относиться: сырьё и материалы, полуфабрикаты, документация, информация, персонал (для процесса «Обеспечение кадрами»), услуги и т.д.

Выход (продукт) процесса всегда имеет потребителя. В случае, если потребителем является другой процесс, то для него этот выход является входом. Выход (продукт) процесса также может использоваться в качестве ресурса при выполнении другого процесса. К выходам процесса могут относиться: готовая продукция, документация, информация (в том числе отчётная), персонал (для процесса «Обеспечение кадрами»), услуги и т.д.

Процесс включает:

- владельца процесса – должностное лицо, имеющее в своём распоряжении ресурсы процесса, с определёнными правами, зоной ответственности и полномочиями (директор по производству – владелец процесса производства, главный механик – владелец процесса обслуживания оборудования);

- технологии процесса – порядок выполнения деятельности по преобразованию входов в выходы;

- системы показателей процесса – показатели продукта, показатели эффективности процесса, показатели удовлетворённости потребителей;

- управление процессом – деятельность владельца процесса по анализу данных о процессе и принятию управленческих решений;

- ресурсы процесса – информация и материальные средства (не являющиеся входом процесса), которые владелец распределяет в ходе планирования работ по процессу и учитывает при расчёте эффективности процесса, как соотношение затраченных ресурсов на полученный результат процесса.

К ресурсам процесса могут относиться: информация, персонал, оборудование, программное обеспечение, инфраструк-тура, среда, транспорт, связь и пр. Объём ресурсов планируется на большое количество циклов или длительный период работы процесса.

Работоспособное оборудование является ресурсом, необходимым для осуществления процесса производства, но для процесса обслуживания оборудования работоспособное оборудование является выходом.

Деление объектов, необходимых для выполнения процесса, на «входы» и «ресурсы», является достаточно условным.

Для отдела маркетинга информация является основным входом, который преобразовывается в выход – отчёт, контракт или прогноз продаж. Для основных производящих и вспомогательных процессов или подразделений информация о планах и перспективах организации, о конкурентах и рынке может являться ресурсом, так как напрямую не преобразовываются в выходы.

Персонал, для основных процессов, является ресурсом, который поставляет кадровая служба. Для кадровой службы, персонал – это продукт, который поступает на вход в виде необученных кандидатов на заполнение вакансий, а на выходе процесса подбора и обучения кадров готовые специалисты передаются руководителям подразделений.

Для финансовой службы счёт на оплату является входом, а оплаченный счёт или копия платёжного поручения - выходом. Для основного процесса (производства) бюджет, в рамках которого производится оплата счетов, является ресурсом (рис. 8).

Рис. 8. Соотношение входов, выходов и ресурсов процессов

На рис. 9 представлена концептуальная схема управления процессом, имеющим несколько входов и выходов. Для осуществления процесса используются ресурсы (персонал, оборудование, инфраструктура, среда и пр.). Управление процессом осуществляет владелец процесса – должностное лицо, которое имеет в своём распоряжении все ресурсы, необходимые для выполнения процесса (персонал, инфраструктуру, программное и аппаратное обеспечение, информацию о процессе), управляет ходом процесса и несёт ответственность за результаты и эффективность процесса.

Рис. 9. Концептуальная схема управления процессом

Для управления процессом владелец процесса должен получать информацию о ходе процесса и информацию от потребителя (клиента) процесса. Поэтому одной из составляющих частей процессного управления является система поступления информации владельцу процесса. Соответственно, вышестоящему руководству должна поступать регулярная отчётность о ходе процесса.

Процесс не может существовать отдельно от организации. Для осуществления процессов вышестоящее руководство должно определить назначение процесса, поставить перед владельцем процесса цели и утвердить плановые значения показателей результативности и эффективности процессов. Владелец процесса, в свою очередь, принимает управленческие решения на основании поступившей информации и установленных планов.

Бизнес-процесс – это связанная совокупность функций, в ходе выполнения которой потребляются определённые ресурсы и создаётся продукт (вещественный или нематериальный результат человеческого труда: предмет, услуга, научное открытие, идея), представляющий ценность для потребителя.

Подпроцесс – это бизнес-процесс, являющийся структурным элементом некоторого объемлющего бизнес-процесса с определённым набором функций и представляющий ценность для внутреннего потребителя.

Бизнес-функция – это совокупность операций, сгруппированных по определённому признаку.

Бизнес-операция – это элементарное неделимое действие, выполняемое на одном рабочем месте.

Бизнес-модель – это структурное графическое описание сети процессов и/или функций/операций, связанных с данными, документами, организационными единицами и прочими объектами, отражающими существующую или предполагаемую деятельность предприятия.

Моделирование бизнес-процессов осуществляется с учётом классификации, включающей следующие классы процессов: основные процессы, сопутствующие процессы, вспомогательные процессы, обеспечивающие процессы, процессы управления, процессы развития.

Основные бизнес-процессы ориентированы на производство товаров или оказание услуг, являются целевыми объектами создания предприятия и обеспечивают получение дохода. К основным процессам организации, как правило, относят процессы производства, сбыта и снабжения, т.е. процессы, добавляющие ценность продукции для потребителя. Примерами таких процессов являются: процесс маркетинга, закупки, производства, хранения, поставки продукции, сервисного обслуживания и других, связанных с продукцией. Для машиностроительного предприятия – это производство станков и другого оборудования производственного назначения, а для транспортного предприятия – оказание услуг по перевозкам грузов и пассажиров.

Основные бизнес-процессы:

- образуют добавленную стоимость продукта (услуги);

- создают продукты (услуги), представляющие ценность для клиента;

- формируют такой результат, такие потребительские качества, за которые клиент готов платить деньги;

- сфокусированы на получении прибыли.

Сопутствующие бизнес-процессы ориентированы на производство товаров или оказание услуг, являются результатами сопутствующей основному производству производственной деятельности предприятия и также обеспечивают получение дохода. Для приборостроительного предприятия – это производство электронных игрушек из деталей, не нашедших по своим параметрам применения в производстве основной продукции.

Вспомогательные бизнес-процессы предназначены для жизнеобеспечения основных и сопутствующих процессов и ориентированы на поддержку их специфических черт. Для транспортного предприятия – это процесс ремонта и технического обслуживания транспорта и процесс обеспечения безопасности перевозок.

Вспомогательные бизнес-процессы:

- направлены на предоставление необходимых внутренних продуктов, внутренних услуг для направлений бизнеса - потребителями результатов являются основные бизнес-процессы;

- обеспечивают функционирование инфраструктуры компании.

Обеспечивающие бизнес-процессы предназначены для жизнеобеспечения основных и сопутствующих процессов и ориентированы на поддержку их универсальных черт. Для любого предприятия – это процессы финансового обеспечения деятельности, процессы обеспечения кадрами, процессы информационного обеспечения, процессы юридического обеспечения, процессы обеспечения безопасности и др.

Бизнес-процессы управления охватывают весь комплекс функций управления на уровне каждого бизнес-процесса и предприятия в целом – это процессы стратегического, оперативного и текущего планирования, процессы разработки и реализации управляющих воздействий.

Бизнес-процессы развития включают процессы совершенствования производимых товаров и услуг, процессы развития технологий, процессы модификации оборудования, а также инновационные процессы.

Бизнес-процессы развития:

- нацелены на получение прибыли в долгосрочной перспективе (не создают «прибыль сегодня»);

- обеспечивают не организацию текущей деятельности, а развитие или совершенствование деятельности компании в перспективе.

Специалисты компании BKG Profit Technology предложили следующую классификацию процессов – типовых видов деятельности.

- Выработка согласованных условий деятельности – все виды деятельности по определению «правил игры» бизнес-системы: стратегическое планирование, политика, регламенты деятельности, в том числе организационная структура компании. Результат деятельности процесса – регламенты системы управления.

- Развитие – все виды деятельности по разработке нового продукта, выработке производственных технологий, в том числе требований системы качества. Результат деятельности – производственные регламенты.

- Продажи – все виды деятельности, связанные с формированием потока обязательств между бизнес-системой и окружающей средой, нацеленные на предоставление окружающей средой, нацеленные на предоставление окружающей средой, нацеленные на предоставление окружающей среде востребованных ею ценностей. Результат процесса – поток обязательств, в общем виде – дебиторская задолженность и планы предприятия.

- Производство – все виды деятельности, связанные с переработкой ресурсов в готовую продукцию, соответствующую требованием внешней среды. Результат процесса – готовая продукция.

- Воспроизводство ресурсов – все виды деятельности, направленные на получение из внешней среды производственных ресурсов, соответствующих требованиям процесса «производство». Результат – ресурсы всех видов.

- Воспроизводство механизмов – все виды деятельности, направленные на обеспечение бизнес-системы основными средствами и оборудованием, соответствующими требованиям производства. Основной результат процесса – работоспособные основные средства в эксплуатации.

- Расчёты – все виды деятельности, связанные с обменом готовой продукции на денежные средства, работа с кредитор-ской и дебиторской задолженностями, распределением денежных средств.

- Воспроизводство компетенций – все виды деятельности, связанные с обеспечением бизнес-системы необходимыми компетенциями (знаниями, опытом, умениями) и их носителями (персоналом). Основной результат процесса – персонал, обладающий необходимым уровнем компетенций.

В компании Lions Consulting деятельность предприятия рассматривается как единый процесс «Создание максимального объёма стоимости», который разбивается на следующие процессы нижнего уровня, первые два из которых – основные, а остальные являются обеспечивающими:

- формирование и актуализация стратегического распределённого бизнес-плана, включающего в себя как стратегический бизнес-план предприятия в целом, так и бизнес-планы отдельных бизнес-единиц, функциональных подразделений и отдельных сотрудников;

- формирование и удовлетворение потребностей клиентов;

- финансовое обеспечение бизнеса;

- кадровое обеспечение бизнеса;

- оптимизация корпоративных технологий - организационных, управленческих, информационных и т.д.;

- оптимизация рисков и потерь;

- обеспечение необходимыми знаниями;

- обеспечение необходимыми компьютерными средствами и технологиями.

Основной процесс «Формирование и удовлетворение потребностей клиентов», в свою очередь, разбивается на следующие подпроцессы:

- разработка новых прототипов и технологий;

- разработка и реализация портфеля брендов;

- разработка и реализация портфеля продуктов;

- производство портфеля продуктов;

- приобретение набора сырья и материалов;

- доставка по назначению сырья, материалов и готовой продукции;

- обеспечение послепродажного обслуживания клиентов;

- обеспечение помещений и оборудования.