Устройство для анализа и оценки хода выполнения программы развития сложных технических систем

Полезная модель относится к цифровой вычислительной технике, а именно к системам управления процессами создания сложных технических систем (СТС), и может быть использовано в научных исследованиях и заказывающих управлениях, где необходимо планировать и контролировать наступление отдельных событий и осуществлять оценку хода выполнения программы развития вооружения и военной техники (ВВТ).
Полезная модель может быть использовано в военной отрасли - для планирования разработки, анализа и оценки хода выполнения программы создания совершенных систем и средств вооружения и военной техники, а в гражданской - более качественных и конкурентоспособных сложных технических систем.
Известны информационные системы управления проектами (ИСУП), в которых события (работы) планируются по срокам и бюджетам и отображаются графически в виде сетевых или линейных графиков (диаграмм Ганта). Данные системы предполагают отражение состояния работ (событий) по факту наступления их начала, окончания, а также затрат (бюджетов), однако внесение данных предполагается с участием персонала, отвечающего за их выполнение и, соответственно носит субъективный характер.
Известны также системы планирования и управления хозяйственной деятельностью, в которых создаются, отражаются и учитываются документы, относящиеся к любой хозяйственной деятельности и факт изменения состояния документа (например, его учета) носит абсолютный характер и объективно означает наступление хозяйственного события.
Все известные системы обладают ограниченной областью использования из-за применения в каждом случае специфического алгоритма обработки. Системы обрабатывают данные только по ресурсам и не имеют возможности оценивать ход выполнения программы развития СТС. Кроме того они сложны в использовании.
Известно автоматизированное устройство выбора государственных программ [ПМ патент РФ №142938]. Данное устройство позволяет обеспечить помимо управления проектами оценку приемлемости и обоснованный выбор государственных программ и проектов в приоритетных областях развития национальной экономики. Однако, оно не позволяет осуществить оценку хода выполнения программ развития СТС.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату при его использовании к предложенному является интегрированная система планирования, контроля и учета для управления проектами и хозяйственной деятельностью [ПМ патент РФ №51763], содержащая блок ввода задания системе в электронном виде, блок памяти, блок отображения событий задания, блок обработки информации, который связан с блоком отображения событий задания, блоком памяти и блоком отображения событий задания, блоком памяти, блоком планирования проектов и хозяйственной деятельности по срокам, бюджетам и ресурсам и блоком исполнения и учета хозяйственных операций, которые в свою очередь, сопоставляются между собой посредством блока сравнения информации, при этом блок планирования проектов и хозяйственной деятельности содержит для каждого планируемого события атрибуты времени и бюджета в отношении движения финансовых средств и ресурсов, и каждому из событий присваивается индивидуальный идентификатор, а блок исполнения и учета хозяйственных операций формирует и учитывает документы, относящиеся к исполнению запланированных событий, причем формирование документов по событию осуществляется с обязательным установлением связи между событием и документом путем выбора идентификатора соответствующего события, для исключения возможности бесконтрольного совершения хозяйственной операции с несоответствующим идентификатором и несоответствиями по срокам и бюджету, а фактическое исполнение бюджета и сроков запланированного события, зафиксированное в блоке исполнения и учета хозяйственных операций, отражается в блоке планирования проектов и хозяйственной деятельности и блоке отображения событий задания.
Данная полезная модель относится к системам управления хозяйственными процессами, в которых целесообразно планировать и контролировать наступление отдельных хозяйственных событий и вести финансовый или документарный учет результатов.
Недостатком данного технического решения является то, что, поскольку, хотя оно и позволяет осуществлять управление проектами, но в нем не осуществляется оценка хода выполнения проектов в различных областях развития экономики, в том числе при разработках ВВТ.
Задача, которая решается в предложенной полезной модели, заключается в обеспечении оценки хода выполнения государственных программ, в том числе государственного оборонного заказа (ГОЗ), при создании СТС и образцов ВВТ.
Задача оценки хода выполнения программы развития образца ВВТ может быть сформулирована в следующем виде:
определить:
x
(1)
оптимистичное время выполнения программы работ по созданию образца вооружения и военной техники T;
x
(2)
пессимистичное время выполнения программы работ по созданию образца вооружения и военной техники T;
ожидаемое время выполнения программы работ по созданию образца вооружения и военной техники ;
x
(1)
вероятность выполнения программы работ по созданию образца вооружения и военной техники за оптимистичное время p(T);
x
(2)
вероятность выполнения программы работ по созданию образца вооружения и военной техники за пессимистичное время p(T);
вероятность выполнения программы работ по созданию образца вооружения и военной техники за плановое время .
В качестве исходных данных будем использовать:
заданный срок выполнения программы работ по созданию образца вооружения и военной техники ;
заданные контрольные этапы выполнения программы работ по созданию образца вооружения и военной техники (=1, L);
перечень контролируемых j-х работ, выполняемых на каждом  этапе, предприятием-исполнителем ;
продолжительность выполнения на  этапе j-ой работы ;
ОПК
коэффициент успешной реализации предприятием-исполнителем запланированных технических решений по созданию образцов вооружения и военной техники K;
Для определения оптимистичного времени выполнения программы работы следует использовать метод критического пути [Математические методы и опыт сетевого планирования. - Новосибирск, 1987], позволяющий определять наиболее возможно короткую длительность выполнения всей программы работ от начала работ до их окончания с учетом их взаимосвязи.
Выражения для нахождения оптимистичного времени выполнения программы работ имеют вид:
где
- срок наступления текущего  события;
- срок наступления предыдущего  события;
- продолжительность выполнения j-ой работы на  этапе.
ОПК
Для оценки пессимистичного времени выполнения программы работы будем использовать оптимистический срок выполнения программы работ и коэффициент успешной реализации предприятиями-исполнителями запланированных технических решений K.
Выражения для нахождения пессимистичного времени выполнения программы работ имеют вид:
- срок наступления текущего  события, с учетом возможных потерь времени за счет привлечения к работам предприятий-исполнителей с низким коэффициентом успешной реализации разработок;
- срок наступления предыдущего  события, с учетом возможных потерь времени за счет привлечения к работам предприятий-исполнителей с низким коэффициентом успешной реализации разработок;
- запланированная продолжительность выполнения j-ой работы на  этапе предприятием-исполнителем;
ОПК
K - коэффициент успешной реализации предприятием-исполнителем запланированных технических решений по созданию образцов вооружения и военной техники.
Формулу (3) с учетом выражений (4), (1), (2) можно преобразовать к виду:
Определив оптимистическое и пессимистическое время выполнения программы работ можно оценить ожидаемое время выполнения заданной программы работ  и общепринятую статистическую меру неопределенности - дисперсию  времени выполнения программы работ.
Согласно ряду источников [Математические методы и опыт сетевого планирования. - Новосибирск, 1987, Лотов А.В. Введение в экономико-математическое моделирование. - М.: Издательство «Наука», 1984] время выполнения работы хорошо описывается бета-распределением, в связи, с чем ожидаемое время выполнения программы работ может быть оценено по формуле:
Дисперсия  может быть оценена по следующей формуле:
Определив ожидаемое значение и дисперсию времени выполнения программы работ можно определить вероятность завершения программы работ в оптимистичный, пессимистичный и плановый срок.
Поскольку распределение времени завершения программы работ является асимптотически нормальным [Е.В. Бережная, В.И. Бережной Математические методы моделирования экономических систем: Учебное пособие. - М.: Финансы и статистика, 2006, Абланская Л.В., Бабешко Л.О., Баусов Л.И. Экономико-математическое моделирование. Учебник. - М., 2006 г.] со средним  и дисперсией , то с учетом этого можно рассчитать вероятность завершения проекта в плановый, пессимистичный и оптимистичный сроки.
Для определения вероятности того, что  следует использовать таблицу распределения величины ψ, которая имеет стандартное нормальное распределение [Четыркин Е.М., Калихманов И.Л. Вероятность и статистика. - М.: «Финансы и статистика», 1982 г.].
В таблице 1 представлены значения вероятностей в соответствии с величиной ψ [Четыркин Е.М., Калихманов И.Л. Вероятность и статистика. - М.: «Финансы и статистика», 1982 г.].
Описанная выше математическая модель оценки хода выполнения программы развития ВВТ реализована в предложенном устройстве для анализа и оценки хода выполнения программы развития сложных технических систем.
Устройство для анализа и оценки хода выполнения программы развития сложных технических систем (фиг. 1) содержит генератор импульсов 1, первый и второй счетчики с коэффициентами пересчета соответственно J и L (J - максимальное количество контролируемых работ на любом из этапов; L - количество контролируемых этапов) 2, 3, первый, второй и третий элементы задержки 4, 9, 15, дешифратор 5, блок хранения 6, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый и десятый блоки элементов И 7, 10, 14, 34-40, блок сравнения 8, накапливающий сумматор 11, первый, второй, третий и четвертый регистры 12, 16, 17, 18, элемент ИЛИ 13, блок деления 19, первый, второй и третий блоки умножения 20, 26, 27, первый и второй сумматоры 21, 22, первый, второй и третий блоки вычитания 23-25, первый, второй и третий блоки деления 28-30, первый, второй и третий блоки расчета вероятности завершения программы работ в заданный срок 31-33, блок отображения результатов 41. На схеме показан вход запуска устройства 42.
Вход запуска устройства 42 соединен с первым входом генератора импульсов 1, выход которого соединен с входом первого счетчика 2 и через первый элемент задержки 4 с управляющим входом блока сравнения 8, выход первого счетчика 2 соединен с входом второго счетчика 3, с управляющим входом второго блока элементов И 10 и через второй элемент задержки 9 с первым входом элемента ИЛИ 13, информационные выходы первого и второго счетчиков 2, 3, подключены к соответствующим входам дешифратора 5, выходы которого соединены с входами блок хранения 6, выходы блок хранения 6 соединены с входами первого блока элементов И 7 и с первыми входами блока сравнения 8, выход которого подключен к управляющему входу первого блока элементов И 7, выходы которого соединены с входами первого регистра 12, выходы первого регистра 12 соединены с входами второго блока элементов И 10 и с вторыми входами блока сравнения 8, выходы второго блока элементов И 10 соединены с входами накапливающего сумматора 11, выходы которого соединены с входами третьего блока элементов И 14, выход второго счетчика соединен с вторым входом генератора импульсов 1, с управляющим входом третьего блока элементов И 14 и через третий элемент задержки 15 с входом установки в нулевое состояние накапливающего сумматора 11, со вторым входом элемента ИЛИ 13 и с управляющими входами четвертого, пятого, шестого, седьмого, восьмого, девятого и десятого блока элементов И 34-40, выход элемента ИЛИ 13 соединен с входом установки в нулевое состояние первого регистра 12, выходы третьего блока элементов И 14 соединены с входами четвертого регистра 18, выходы второго регистра 16 соединены с входами делителя блока деления 19, выходы третьего регистра 17 соединены с входами первого блока умножения 20 и с входами уменьшаемого третьего блока вычитания 25, выходы четвертого регистра 18 соединены с входами уменьшаемого второго блока вычитания 24, с первыми входами первого сумматора 21, с входами делимого блока деления 19 и с входами четвертого блока элементов И 34, выходы блока деления 19 соединены с входами уменьшаемого первого блока вычитания 23, со вторыми входами первого сумматора 21 и с входами пятого блока элементов И 35, выходы первого сумматора 21 соединены с входами второго блока умножения 26, выходы которого соединены с входами третьего блока умножения 27 и со вторыми входами второго сумматора 22, первые входы которого соединены с выходами первого блока умножения 20, а выходы - с входами вычитаемого первого второго и третьего блоков вычитания 23-25 и с входами седьмого блока элементов И 37, выходы третьего блока умножения 27 соединены с входами шестого блока элементов И 36 и с входами делителя первого второго и третьего блоков деления 28-30, выходы первого второго и третьего блоков вычитания 23-25 соединены соответственно с входами делимого первого второго и третьего блоков деления 28-30, выходы которых соединены соответственно с входами первого второго и третьего блоков расчета вероятности 31-33, выходы которых соединены соответственно с входами восьмого, девятого и десятого блоков элементов И 38-40, выходы четвертого, пятого, шестого, седьмого, восьмого, девятого и десятого блоков элементов И 34-40 соединены с входами блока отображения результатов 41.
Работает устройство следующим образом.
ОПК
В исходном состоянии счетчик 2, регистр 12, накапливающий сумматор 11 находятся в нулевом состоянии, а счетчик 3 - в единичном состоянии. В блок хранения 6 введены продолжительность выполнения j-ой работы на  этапе , в регистр 16 - коэффициент успешной реализации предприятием-исполнителем запланированных технических решений по созданию образцов вооружения и военной техники K, в регистр 17 - заданный срок выполнения программы работ по созданию образца вооружения и военной техники .
При подаче импульса на вход 42 устройства запускается генератор импульсов 1 и первый импульс с его выхода поступит на вход счетчика 2 и установит его в единичное состояние. По коду со счетчиков 2, 3 «…01» и «…01» с помощью дешифратора 5 из блока хранения 6 на входы блока элементов И 7 и блока сравнения 8 поступит значение продолжительности выполнения первой работы на первом этапе . Т.к. регистр 12 находится в нулевом состоянии, то на первых входах блока сравнения 8 значение кода больше, чем на вторых входах, то при поступлении с выхода элемента задержки 4 импульса на управляющий вход блока сравнения 8 на его выходе появится сигнал, который откроет блок элементов И 7 и значение продолжительности выполнения 1-й работы на 1-м этапе запишется в регистр 12. При поступлении с генератора импульсов 1 второго импульса счетчик 2 установится в состояние «…02». По коду со счетчиков 2, 3 «…02» «…01» с помощью дешифратора 5 из блока хранения 6 на входы блока элементов И 7 и блока сравнения 8 поступит значение продолжительности выполнения 2-й работы на 1-м этапе. Если продолжительность выполнения 2-й работы на 1-м этапе больше, чем продолжительность выполнения 1-й работы на 1-м этапе, то описанным выше способом в регистр 12 запишется продолжительность выполнения 2-й работы на 1-м этапе. Если продолжительность выполнения 2-й работы на 1-м этапе меньше или равна продолжительности выполнения 1-й работы на 1-м этапе, то при поступлении с выхода элемента задержки 4 импульса на управляющий вход блока сравнения 8 на его выходе не появится сигнал и в регистр 12 останется значение продолжительности выполнения 1-й работы на 1-м этапе.
Таким образом, в регистре 12 будет записано максимальное значение продолжительности выполнения j-й работы на первом этапе. При поступлении J импульсов с выхода счетчика 2 импульс увеличит содержимое счетчика 3 на единицу и откроет блок элементов И 10. Максимальное значение продолжительности выполнения j-й работы на первом этапе поступит в накапливающий сумматор 11. Затем импульс с выхода элемента задержки 9 через элемент ИЛИ 13 установит регистр 12 в нулевое состояние и работа устройства будет продолжена описанным выше способом для второго и последующих этапов.
Следовательно, в накапливающем сумматоре 11 будет записано сумма максимальных значений продолжительности выполнения j-x работ на всех этапах. При поступлении J x L импульсов с выхода счетчика 3 импульс остановит генератор импульсов 1, откроет блок элементов И 14 и сумма максимальных значений продолжительности выполнения j-x работ на всех этапах поступит в регистр 18, затем с выхода элемента задержки 15 обнулит сумматор 11 и через элемент ИЛИ 13 установит регистр 12 в нулевое состояние.
ОПК
(1)
(2)
x
x
Таким образом, в регистре 16 записано значение коэффициента успешной реализации предприятием-исполнителем запланированных технических решений по созданию образцов вооружения и военной техники K, в регистре 17 - заданный срок выполнения программы работ по созданию образца вооружения и военной техники , в регистре 18 - оптимистичное время выполнения программы работ по созданию образца вооружения и военной техники T, на выходе блока деления 19 - пессимистичное время выполнения программы работ по созданию образца вооружения и военной техники T.
На выходе сумматора 21 будет  на выходе блока 26 умножения на 1/6 будет значение  которое поступит на вход сумматора 22 и на вход блока 27 умножения само на себя (возведение в квадрат). На выходе блока 27 будет значение
x
x
(2)
(1)
На вход блока 20 умножения на 2/3 поступает . С выхода блока умножения 20 значение  поступит на вход сумматора 22 и на его выходе будет значение  которое поступит на входы блока элементов И 37 и в качестве вычитаемого на входы блоков вычитания 23-25. На выходе блока вычитания 23 будет значение T-, на выходе блока вычитания 24 - T - , а на выходе блока вычитания 25 -  - . Указанные значения с выходов блоков вычитания 23-25 поступят на входы делимого соответствующих блоков деления 28-30, а на входы делителя с выхода блока умножения 27 поступит значение . В результате на выходе блока деления 28 будет значение  на выходе блока деления 29 будет значение  а на выходе блока деления 30 -  Указанные значения поступят в соответствующие блоки расчета вероятности завершения программы работ в заданный срок 31-33.
Блоки расчета вероятности завершения программы работ в заданный срок 31-33 в зависимости от исходных данных могут работать в различных режимах. Например, если заданы вероятности завершения программы работ в заданный срок в виде гистограммы, то данное устройство выполнено в виде блока памяти, в которой записаны данные вероятности завершения программы работ в заданный срок. При подаче на вход текущего значения ψ на выходе будет вероятность завершения программы работ в заданный срок, соответствующая данному значению ψ. Если вероятность завершения программы работ в заданный срок задана в виде зависимости от ψ, то, исходя из поступившего значения ψ,, проводится расчет вероятности завершения программы работ в заданный срок.
x
x
(1)
(2)
В результате на входе блока элементов И 34 будет код оптимистичного времени выполнения программы работ по созданию образца вооружения и военной техники T, на входе блока элементов И 36 будет код пессимистичного времени выполнения программы работ по созданию образца вооружения и военной техники T, на входе блока элементов И 36 будет код дисперсии  времени выполнения программы работ, на входе блока элементов И 37 будет код ожидаемого времени выполнения программы работ по созданию образца вооружения и военной техники , на входе блока элементов И 38 будет код вероятности завершения программы работ в пессимистичное время, на входе блока элементов И 39 будет код вероятности завершения программы работ в оптимистичное время, на входе блока элементов И 40 будет код вероятности завершения программы работ в запланированное время.
С выхода элемента задержки 15 импульс откроет блоки элементов И 34-40 и указанные значения поступят в блок отображения 41. Длительность задержек в элементах задержки 4, 9, 15 определяется длительностью переходных процессов.
На этом работа устройства закончена.
Таким образом, устройство позволяет определить:
x
(1)
оптимистичное время выполнения программы работ по созданию образца вооружения и военной техники T;
x
(2)
пессимистичное время выполнения программы работ по созданию образца вооружения и военной техники T;
ожидаемое время выполнения программы работ по созданию образца вооружения и военной техники ;
x
(1)
вероятность выполнения программы работ по созданию образца вооружения и военной техники за оптимистичное время p(T);
x
(2)
вероятность выполнения программы работ по созданию образца вооружения и военной техники за пессимистичное время p(T);
вероятность выполнения программы работ по созданию образца вооружения и военной техники за плановое время .
Следовательно, поставленная цель изобретения достигнута.
Технический результат данной полезной модели заключается в том, что при реализации и использовании данного устройства повышается оперативность при оценке хода выполнения государственных программ, в том числе государственного оборонного заказа (ГОЗ), при создании СТС и образцов ВВТ. Это позволяет в случае неудовлетворительного хода выполнения государственного оборонного заказа проводить оперативную корректировку планов разработки образцов ВВТ.