Optimizing a human-machine environment for enterprise management using a cyber-physical system
Authors: Ермолова В.В. , Львович Я.Е. , Преображенский Ю.П. 
Published: July 2024

В статье рассматривается применение оптимизационного подхода при управлении организацией с применением киберфизических систем. Объектом оптимизации является человеко-машинная среда. Установлены особенности взаимодействия эргатических элементов с элементами физического и вычислительного уровней архитектуры киберфизической системы. Показано, что задачей оптимизации на нижнем уровне является распределение функций эргатических элементов по показателям надежности и эффективности человеко-машинной среды. В формализованном виде требования оптимальности определяют многокритериальную модель на множестве альтернативных переменных. Предложен алгоритм принятия решения на основе рандомизированного поиска в комбинации с экспертным оцениванием. Учтены возможности установления разделения общего количества эргатических ОС элементов между тремя функциями на начальном этапе поиска экспертным путем с последующим назначением каждого эргатического элемента в итерационном режиме. Оптимизация человеко-машинной среды на верхних уровнях киберфизической системы направлена на распределение каждого эргатического элемента для выполнения определенного действия. Структура оптимизационной модели отличается от первой задачи. Для обеих задач оптимизации используется разработанный алгоритм принятия решения, основанный на интеграции итерационной процедуры рандомизированного поиска и процедуры экспертного оценивания. Учет многокритериальности совмещен с итерациями коррекции вероятностных характеристик альтернативных переменных путем изменения вероятностей привлечения критериев к поиску. Перечисленные модели и алгоритмы позволяют оптимизировать структуру действий эргатических элементов в человеко-машинной среде управления организацией с применением киберфизической системы.
The article considers the application of the optimization approach to enterprise management using a cyber-physical system. A human-machine environment is the object of optimization. Features of interaction of nonergatic elements with the elements of physical and computational levels of cyber-physical architecture are observed. It is shown that ergatic element function allocation by the indexes of reliability and efficiency of a human-machine environment is the optimization task at the lower level. In the formalized form, the optimality requirements determine the multi-objective model by a set of alternative variables. The decision-making algorithm based on random search combined with expert assessment is offered. The capabilities of establishing the division of the total amount of ergatic OS elements between three functions at the initial stage of the search by expert way followed by the assignment of each ergatic element in the iteration mode have been considered. The optimization of a human-machine environment at the upper levels of a cyber-physical system is aimed at assigning each ergatic element to perform a specific action. The structure of the optimization model differs from the first task. The developed decision-making algorithm based on the integration of random search iteration procedure and expert assessment procedure is used for both optimization tasks. Multicriteriality is accounted for along with the iterations of probabilistic characteristic adjustment by changing the probability of engaging the criteria in the search. The models and algorithms listed above help to optimize the structure of ergatic element operation in a human-machine environment for enterprise management using a cyber-physical system.