Джей Форрестер - Основы кибернетики предприятия

• Название: Основы кибернетики предприятия
• Автор: Джей Форрестер
• Издательство: ИЗДАТЕЛЬСТВО «ПРОГРЕСС»
• Жанр: Экономика
• Год: 1971

В книге излагается метод динамического моделирования промышленных предприятий и промышленно-сбытовых систем с помощью электронно-вычислительных машин; рассмотрено применение этого метода для усовершенствования организационных форм и улучшения руководства предприятиями, а также для подготовки и обучения руководящего персонала.

Книга рассчитана на широкие круги инженеров-экономистов, работников научно-исследовательских институтов, преподавателей вузов и руководящих работников промышленности.

---

В сети рабочей силы мы имеем дело с определенным числом людей как индивидуумов, а не с количеством человеко-часов труда. Количество человеко-часов в неделю представляет собой произведение численности людей на продолжительность рабочей недели. Соображения, которые регулируют изменение численности людей, отличны от тех, которые ограничивают продолжительность рабочей недели. В большинстве случаев нам будет необходимо отличать численность людей в сети рабочей силы от таких переменных, как продолжительность рабочей недели и производительность за человеко-час, которые рассматриваются в информационной сети.

Сеть оборудования. Сеть оборудования включает производственную площадь, инструмент и оборудование, необходимые для производства товаров. Она показывает, как функционируют заводы и машины, каково имеющееся оборудование, какая часть этого оборудования находится в данный момент в эксплуатации (это необходимо знать для определения уровня производительности), а также каков темп выхода ^орудий производства из строя.

Следует отметить, что в отраслях, производящих средства производства, выпуск оборудования является результатом, в числе прочих факторов, потока материалов, который использован для изготовления соответствующих изделий с помощью оборудования. Производитель оборудования имеет свой парк оборудования, которое используется в производственном процессе.

Связующая сеть информации. Информационная сеть представляет собой последовательность переменных темпов и уровней. В этой книге она поставлена в особое положение по отношению к другим сетям в связи с тем, что она служит для них соединительной тканью.

В общем случае информационная сеть начинается от уровней и темпов в пяти других сетях и заканчивается у функций решений, определяющих темпы в этих сетях. Она переносит информацию от уровня к точкам решений, а также информацию о темпах в других сетях к уровням в сети информации. В самой сети информации существуют уровни и темпы. Например, информация о фактическом текущем, темпе входящих заказов усредняется для определения уровня среднего темпа входящих заказов. Этот уровень относится к сети информации и будет обычно одним из вводов при решении о выдаче заказа в сети заказов.

Величину информационной переменной не следует смешивать с истинной переменной, которую она отображает. Заказы обычно направляются в картотеку невыполненных заказов; информация об уровне среднего темпа заказов и об уровне невыполненных заказов может направляться во многие адреса (места, пункты) внутри фирмы. Информация, так же как и потоки в других пяти сетях, будет часто запаздывать. Как уже отмечалось в разделе 4.2, информация может содержать помехи и искажения. Информация не обязательно идентична по величине «истинной» переменной, которую она отображает.

Сеть информации будет содержать группу различных понятий, являющихся вводами при выработке решений, связанных, например, с требуемым уровнем запасов, с необходимыми размерами проектируемого предприятия, с прогнозом сбыта, с необходимым уровнем числа работников и со сведениями о результатах исследований.

Основная часть модели будет находиться внутри информационной сети. Информация представляет собой основу для принятия решения. Она является тем соединяющим элементом, который заставляет взаимодействовать остальные пять сетей. Во многих экономических моделях и в нашем отношении к учету часто проявляется стремление представить в этой центральной связующей роли денежные средства. Однако, как уже отмечалось выше, сеть денежных средств не обеспечивает соответствующие вводы, необходимые для выработки решений в области практического руководства и экономики. Денежная сеть отражает совокупность совершенных ранее сделок и действует в качестве ограничения, налагаемого на будущие решения, но не оказывает существенной помощи при выработке этих решений.

Тщательное наблюдение за информационной сетью организации важно для понимания ее истинного характера. Ее динамика не может быть отображена без детального рассмотрения потоков, уровней, запаздываний и искажений, которые имеют место в каналах информации внутри отдельных организационных подразделений.

Глава 6 СИСТЕМА УРАВНЕНИЙ

Структура модели, описанная в главе 5, соответствует простой системе уравнений, достаточной для описания информационных систем с обратной связью. Эти уравнения показывают, каким образом можно определить условия в системе в очередной момент времени, если известны условия для предшествующего момента. В результате вычислений получается система последовательных решений, равномерно распределенных во времени. Уравнения уровней. и уравнения темпов определяют уровни и темпы в базовой структуре модели. Кроме того, используются вспомогательные и дополнительные уравнения и уравнения начальных условий. Интервал времени между решениями, определяемый динамическими характеристиками реальной моделируемой системы, должен быть относительно коротким. Для определения уровней достаточно интегрирования уравнений первого порядка.

В предыдущей главе была рассмотрена базовая структура модели, состоящая из уровней и темпов потоков. Для описания этой общей структуры необходима система уравнений, удовлетворяющая пяти требованиям, перечисленным в начале главы 5.

Система уравнений должна соответствовать обстановке и взаимодействиям всех элементов моделируемой системы и процессам выработки решений. Модель должна достаточно полно отражать наши представления о реальной системе. Нет нужды в чрезмерном упрощении этих представлений ради того, чтобы вместить их в рамки структуры модели.

Уравнения, которые здесь будут описаны, образуют основную систему, разработанную в соответствии с уже описанной структурой модели. В этой главе рассматриваются основные классы уравнений, а не особые формы, которые могут принимать отдельные уравнения.

В основном система уравнений состоит из уравнений двух типов, соответствующих уровням и темпам, о которых шла речь в предыдущих главах. В следующем разделе будут дополнительно введены другие типы уравнений, что позволит более наглядно отразить сложные системы; однако эти уравнения при рассмотрении модели не являются основными. Прежде чем перейти непосредственно к уравнениям, рассмотрим вопрос о последовательности вычислений.

6. 1. Последовательность вычислений

Система уравнений записывается вместе с определенными условиями, устанавливающими способ ее решения. Здесь мы будем иметь дело с системой уравнений, которые регулируют изменяющиеся во времени взаимодействия сети переменных. Эта изменчивость предопределяет необходимость периодически решать уравнения для нахождения новых состояний системы.

Для каждого момента времени может существовать специфическая последовательность вычислений, определяемая характером системы уравнений. Последовательность, которая будет использована в данном случае, показана на рис. 6–1, где по оси абсцисс отложено время. Это время разделено на небольшие интервалы равной длины DT. Интервалы времени должны быть достаточно короткими, чтобы можно было принять допущение о постоянстве темпа потока на протяжении интервала, получив при этом удовлетворительное приближение к непрерывно изменяющимся темпам реальной системы. Это означает, что на решения, принятые в начальной точке интервала, не будут влиять изменения, происходящие в течение того же интервала. Новые значения уровней рассчитываются на конец интервала, и по ним определяются новые темпы (решения) для следующего интервала.

6-1. Вычисления для момента времени К.

Ясно, что в принципе мы можем выбрать столь небольшие интервалы времени, что отрезки прямых, проведенных в пределах каждого интервала, будут сколь угодно близко приближаться к любой кривой (см. рис. 6–2).

Рис. 6–2. Аппроксимация переменного уровня с помощью прямолинейных отрезков.

Чем короче и многочисленней будут интервалы, тем более полным будет приближение к кривой. Практически мы будем иметь возможность выбирать интервал столь короткий, сколь это необходимо; однако он должен быть таким, чтобы объем вычислений не превышал возможностей современных вычислительных машин[30].

Вернемся к рис. 6–1, где последовательным моментам времени даны обозначения J, К и L.

Момент К. используется для обозначения «данного момента времени». Интервал JK только что истек, и информация о нем, как и о предыдущих периодах, может быть использована при решении уравнений. Информация об уровнях и темпах в последующее время вообще недоступна при решении уравнений в настоящий момент времени К.