АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО ЭФФЕКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ РЕСУРСАМИ КАФЕДРЫ

Полезная модель относится к области специализированных устройств вычислительной техники и может быть использована при создании автоматизированных информационных устройств для прогнозирования ресурсов кафедры учебного заведения, необходимых для обеспечения ее деятельности и их наилучшего распределения для достижения максимальной эффективности деятельности кафедры по выбранному критерию.
Известны технические решения, которые могут быть использованы для решения задачи эффективного распределения ресурсов.
В частности, известна автоматизированная система [RU 111923, U1, G06F 17/00, 27.12.2011], содержащая блок распределения ресурсов, блок формирования ресурсов, первый вход которого является входом задания дополнительных ресурсов, а выход соединен с входом блока распределения ресурсов, группу блоков формирования частных доходов, входы которых соединены с выходами блока распределения ресурсов, блок формирования суммарного дохода, входы которого соединены с выходами блоков формирования частных доходов группы, блок формирования инвестиционной доли ресурсов, вход которого соединен с выходом блока формирования суммарного дохода, а выход соединен со вторым входом блока формирования ресурсов, а также блок сравнения с допустимым уровнем риска, выход которого соединен с управляющим входом блока распределения ресурсов, причем, первый вход блока сравнения с допустимым уровнем риска соединен с выходом блока формирования суммарного дохода, а второй вход является входом задания допустимого уровня риска по суммарному вкладу показателей проекта в главный показатель его реализации.
Недостатком этого технического решения является относительно узкие функциональные возможности, что не позволяет использовать его для решения задачи управления ресурсами кафедры.
Известна также система управления ресурсами образовательного учреждения [RU 2565489, С2, G06Q 10/06, G06Q 50/20, 20.10.2015], содержащая связанные между собой блок формирования запросов, программный блок с модулем Аудитории, блок вывода информации, блок формирования запросов выполненный в виде модуля Заявки, содержащего информационно связанные между собой подмодуль Формирование заявки, подмодуль Просмотр заявки и подмодуль Расписание, а программный блок снабжен модулем Оборудование, модулем Фотографии, модулем Пользователи, модулем Ведение лог-файлов и модулем Статистика, связанными между собой и модулем Аудитории и выполненными с возможностью информационного обмена с использованием технологии клиент-сервер и языка программирования SQL, при этом, модуль Оборудование выполнен в виде пяти информационно связанных подмодулей: подмодуля Вывод списка типов оборудования, подмодуля Внесение нового типа оборудования, подмодуля Внесение единицы определенного типа оборудования, подмодуля Вывод списка единиц определенного типа оборудования, подмодуля Отслеживание свободных единиц оборудования.
Недостатком этого технического решения также является относительно узкие функциональные возможности, поскольку, хотя оно и позволяет решать задачи управления ресурсами, но применительно к образовательному учреждению в целом и только относительно одного вида ресурса - технических средств обучения.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является автоматизированное устройство [RU 148175, U1, G06F 17/00, 27.11.2014], содержащее блок формирования ресурсов, блок распределения ресурсов, первый вход которого соединен с выходом блока формирования ресурсов, блок сравнения с допустимым уровнем риска, блок формирования требований к качеству изделий, блок формирования показателей качества изделий, вход которого соединен с первым выходом блока формирования требований к качеству изделий, блок формирования предельных требований к качеству изделий, вход которого соединен со вторым выходом блока формирования требований к качеству изделий, блок формирования текущих данных по качеству изделий, вход которого соединен с выходом блока формирования показателей качества изделий, блок сравнения, первый вход которого соединен с выходом блока формирования текущих данных по качеству изделий, а второй вход - с выходом блока формирования предельных требований к качеству изделий, и блок формирования требований к ресурсам качества, вход которого соединен с выходом блока сравнения с допустимым уровнем риска, а выход - со вторым входом блока распределения ресурсов, при этом вход блок сравнения с допустимым уровнем риска соединен с выходом блока сравнения.
Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно узкие функциональные возможности, обусловленные тем, что оно позволяет осуществить распределение ресурсов исходя из требований к качеству изделий, но оно не позволяет выполнить прогнозирование необходимых ресурсов кафедры учебного заведения и их наилучшего распределения для достижения максимальной эффективности деятельности кафедры по выбранному критерию. Поэтому точность устройства при решении задачи распределения ресурсов для достижения максимальной эффективности деятельности кафедры по выбранному критерию является низкой.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение точности устройства при решении задачи распределения ресурсов для достижения максимальной эффективности деятельности кафедры по выбранному критерию.
Требуемый технический результат заключается в повышении точности устройства при решении задачи распределения ресурсов для достижения максимальной эффективности деятельности кафедры по выбранному критерию.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, в автоматизированном устройстве эффективного управления ресурсами кафедры, содержащем базу данных исходных ресурсов, согласно предложенной полезной модели, база данных исходных ресурсов выполнена в виде блока задания финансовых ресурсов, блока задания нормативных ресурсов, блока задания технических ресурсов, блока задания ресурсов персонала и блока задания ресурсов обучаемых студентов, выходы которых являются выходами базы данных исходных ресурсов, кроме того, устройство дополнительно содержит блок формирования предельных требований к ресурсам, входы которого соединены с выходами базы данных исходных ресурсов, блок преобразования исходных ресурсов в финансовые переменные, входы которого соединены с выходами блока формирования предельных требований к ресурсам, блок оптимального преобразования ресурсов, входы которого соединены с выходами блока преобразования исходных ресурсов в финансовые переменные, блок формирования базисных показателей деятельности кафедры, входы которого соединены с выходами блока оптимального преобразования ресурсов и блок определения критерия эффективности деятельности кафедры, выходы которого соединены с выходами блока формирования базисных показателей деятельности кафедры, а выход соединен с управляющим входом блока оптимального преобразования ресурсов.
На чертеже представлены:
на фиг. 1 - функциональная схема автоматизированного устройства эффективного управления ресурсами кафедры;
на фиг. 2 - графическое представление критерия эффективности деятельности кафедры в виде площади многоугольника базисных показателей (лепестковая диаграмма).
Автоматизированное устройство эффективного управления ресурсами кафедры содержит базу 1 данных исходных ресурсов, выполненную в виде блока 1-1 задания финансовых ресурсов, блока 1-2 задания нормативных ресурсов, блока 1-3 задания технических ресурсов, блока 1-4 задания ресурсов персонала и блока 1-5 задания ресурсов обучаемых студентов, выходы которых являются выходами базы 1 данных исходных ресурсов.
Автоматизированное устройство эффективного управления ресурсами кафедры содержит также блок 2 формирования предельных требований к ресурсам, входы которого соединены с выходами базы 1 данных исходных ресурсов, блок 3 преобразования исходных ресурсов в финансовые переменные, входы которого соединены с выходами блока 2 формирования предельных требований к ресурсам, блок 4 оптимального преобразования ресурсов, входы которого соединены с выходами блока 3 преобразования исходных ресурсов в финансовые переменные, 5 блок формирования базисных показателей деятельности кафедры, входы которого соединены с выходами блока 4 оптимального преобразования ресурсов и блок 6 определения критерия эффективности деятельности кафедры, выходы которого соединены с выходами блока 5 формирования базисных показателей деятельности кафедры, а выход соединен с управляющим входом блока 4 оптимального преобразования ресурсов.
Устройство содержит элементы, охарактеризованные на функциональном уровне, и описываемая форма их реализации предполагает использование программируемого (настраиваемого) многофункционального средства, поэтому ниже, при описании работы устройства представляются сведения и математические соотношения, подтверждающие возможность выполнения таким средством конкретной предписываемой ему в составе данного устройства функции, достаточных для их технической реализации.
Работает автоматизированное устройство эффективного управления ресурсами кафедры следующим образом.
Для прогнозирования необходимых кафедре ресурсов необходимо точно представить всю систему работы кафедры, имеющиеся у нее ресурсы, ее взаимодействия с другими кафедрами, ее примерные задачи на ближайший учебный год. При помощи математических и логических связей все входные параметры могут быть учтены в одной управляющей функции. Для упрощения составления этой функции все входные параметры стоит разбить на несколько групп соответствующих ресурсов. Этими группами, в частности, являются:
финансовый блок (F) - финансовые ресурсы;
нормативный блок (N) - финансовые ресурсы;
оборудование (О) - финансовые ресурсы;
персонал (Р) - финансовые ресурсы;
обучаемые студенты (S) - финансовые ресурсы;
В предложенном устройстве все данные об исходных ресурсах занесены в базу 1 данных исходных ресурсов, выполненную в виде блока 1-1 задания финансовых ресурсов, блока 1-2 задания нормативных ресурсов, блока 1-3 задания технических ресурсов, блока 1-4 задания ресурсов персонала и блока 1-5 задания ресурсов обучаемых студентов, выходы которых являются выходами базы 1 данных исходных ресурсов.
В каждой из этих групп ресурсов может быть проведен кластерный анализ для выявления всех существенных переменных, определяющих эти ресурсы, и их зависимостей с другими ресурсами.
Тогда, в общем случае, задача по оценке эффективности работы кафедры и эффективного распределения ресурсов кафедры будет сводиться к рассмотрению функционала Е вида:
Основной трудностью при оценке такого функционала является динамичность всех данных и их неявная взаимосвязь между собой. Если не будет достоверных данных и обоснованно выведенных взаимосвязей между разными группами, а также между входящими в их состав элементами, то даже при корректной оценке самих групп по отдельности, мы не сможем получить корректный результат по всей кафедре в целом.
Для установления соответствий между группами можно прибегнуть к введению корреляционной матрицы, значения которой будут рассчитываться на основании имеющейся статистики и экспертных оценок. Очевидно, что при таком подходе, никакие входящие данные не будут являться статичными, константными, а все будут выражаться конкретными функциями.
Межблочная корреляция будет отражать эффект диверсификации между выбранными блоками, что позволить не учитывать дважды одни и те же показатели сразу в нескольких блоках, а также позволит ввести зависимости риска для смежных межблочных задач.
При попытке оценки максимальной эффективности кафедры возникает оптимизационная задача, целью которой является нахождение наилучшего (с точки зрения выбранного критерия, далеко не единственного) распределения ожидаемых ресурсов.
Сформулирована такая задача может быть следующим образом:
Ее решение достигается методами математического программирования, т.е. путем поиска максимума или минимума функций и функционалов при заданных ограничениях.
В каждой группе ресурсов есть свои ограничения, за рамки которых выходить не разрешается (например, регламентация порядков нормативно-правовыми документами, ограниченные финансовые возможности кафедры, недостаточные знания студентов, ограниченное отведенное на обучение время и др.). Эти ограничения как раз и указаны в формулировке задачи и в предложенном устройстве они реализуются в блоке 2 формирования предельных требований к исходным ресурсам.
При этих ограничениях уже может решаться задача наилучшего распределения ресурсов для достижения максимальной эффективности деятельности кафедры по выбранному критерию.
Критерии могут быть совершенно различными: от минимизации расходов кафедры при сохранении необходимого уровня функциональности до максимизации функциональности при условии не превышения порогового уровня допустимых затрат.
Для упрощения зависимостей между группами и между кластерами целесообразно провести параметризация всех составляющих ресурсов через финансовую переменную, что осуществляется в блоке 3. При такой параметризации появляется единственная существенная переменная, а все остальные выражаются через нее. Тогда задача оптимизации принимает вид:
Это позволяет упростить математическое программирование, хотя и несколько усложняет математическую реализацию и дальнейшее восприятие.
Текущие результаты распределения ресурсов, получаемые на выходе блока 4, преобразуются в блоке 5 в базисные показатели деятельности кафедры, определяемые исходными ресурсами и, в результате, могут быть определены значения критериев, определяющих эффективность деятельности кафедры. Наглядно это можно представить при помощи лепестковой диаграммы базисных показателей (фиг. 2), где в качестве критерия используется площадь многоугольника по базисным показателям. Здесь же, на диаграмме, представлен минимальный допустимый уровень деятельности кафедры и желаемый уровень при конкретно выбранном критерии эффективности, в качестве которого в рассматриваемом случае выбрана площадь многоугольника базисных показателей. Текущее значение критерия эффективности используется для управления блоком 4 оптимального преобразования ресурсов для введения корректировок в получаемое распределение ресурсов.
При таком представлении задача определения эффективности распределения ресурсов кафедры может сводиться либо к одновременной минимизации площади многоугольника, образованной из-за превышения уровня графика «желаемого уровня» над «реальным», и стремлении к нулю площади, образованной из-за превышения уровня графика «минимально допустимого» над «реальным», либо к одновременной максимизации площади, образованной из-за превышения уровня графика «реального уровня» над «минимально допустимым», и стремлении к нулю площади, образованной из-за превышения уровня графика «минимально допустимого» над «реальным».
Таким образом, благодаря внесенным в устройство техническим усовершенствованиям достигается требуемый технический результат, поскольку обеспечивается повышение точности устройства при решении задачи распределения ресурсов для достижения максимальной эффективности деятельности кафедры по выбранному критерию.