Построение организационной структуры системы обслуживания технологических процессов

А.А.Амбарцумян
Зав. лаб., д.т.н., проф.

С.А.Искра

С.н.с., к.т.н.

ИПУ РАН, Москва

 

 

Успешная работа современного предприятия в большой степени зависит от эффективного взаимодействия процессов, определяющих его технологический цикл. Технологические процессы составляют значительную часть общих бизнес-процессов (БП) на предприятии и их выполнение в первую очередь определяется эффективным построением организационной структуры системы обслуживания и обеспечения данных процессов.

В различных работах понятие организационной структуры (далее оргструктуры) определяется по-разному, но, как правило, под этим термином понимают схему документооборота компании, схему подчиненности сотрудников, структуру материальных потоков и т.п. Моделей представления оргструктур в настоящий момент существует множество и задачи управления в общем виде для них мало изучены [1,2]. Одной из задач руководства компании является построение такой рациональной оргструктуры, которая наиболее полно соответствует выполнению целевых функций компании и приводит к максимальной эффективности ее работы.

При решении задач данного типа обычно применяется "нисходящая" технология проектирования. Пользователь последовательно детализирует описание процесса, разбивая его на блоки и устанавливая между ними связи по определенным правилам. При такой технологии на любом этапе проектирования процесс управления можно представить как совокупность определенных подпроцессов, подчиненных ему. Каждый подпроцесс можно, в свою очередь, также детализировать.

Для решения задачи таким способом необходимо сначала построить оргструктуру компании на заранее заданном количестве сотрудников (менеджеров, исполнителей) – задача синтеза, а затем оптимизировать данную структуру по требованию наименьшей сложности  узлов предлагаемых иерархических графов – задача оптимизации.

Наиболее распространенными на практике являются графические способы представления алгоритмов управления. Они позволяют представить в наглядной форме сам логический алгоритм и выполнить все процедуры данного описания.

Так как механизм решения задачи носит интерактивный характер (вышестоящий менеджер анализирует и подбирает оптимальную структуру графа БП), то использование графических форм представления алгоритмов выдвигает новые требования к их описаниям. Описания в виде графов или диаграмм при интерактивном исполнении должны обеспечивать возможности:

-     иерархического представления алгоритмов;

-   использования на нижнем уровне иерархии простых линейных последовательностей вершин (исполнителей БП);

-   текстового (формального) описания структуры переходов между простыми линейными структурами.

Организационную структуру компании будем представлять как упорядоченное множество ее сотрудников (менеджеров, исполнителей и т.п.), для каждого из которых определена зона ответственности по выполнению процессов в технологической части. Таким образом, организационная структура будет включать в себя информационные, управляющие и другие связи между участниками, включая отношения подчиненности и распределение прав принятия решений. По сути – это будут должностные инструкции для менеджмента компании.

Представим оргструктуру произвольной компании в виде дерева, нетерминальными вершинами которого будут являться сотрудники – менеджеры среднего звена, а терминальными будут сотрудники – исполнители конкретных технологических процессов (услуг), т.е. каждый менеджер (кроме руководителя) имеет ровно одного начальника.

                                                           (1)

где  А – подмножество менеджеров;  W – подмножество исполнителей;  R – связи (дуги) между вершинами;

Применительно к задаче управления компетентностью построение требуемой оргструктуры заключается в определении множества    A = {a1,…an}  менеджеров по управлению компетенциями и определении их зон ответственности. Зоной ответственности менеджера ai на множестве исполнителей является поддерево  Zi Í S,  в котором корнем является  (рис.1).  Другими словами: 

                                                                (2)                                                                              (1),

где    - подмножество подчиненных исполнителей;   - подмножество подчиненных менеджеров;   - подмножество инцидентных дуг для данных вершин;

Последнее выражение обозначает коллектив сотрудников, которых контролирует   при выполнении определенного задания.

1

2

4

5

3

6

7

8

9

10

1      2        3           4         5             6      7           8       9          10

технологические   процессы

ai

Wi - зона ответственности

Рис. 1 Зоны ответственности менеджмента компании.

Таким образом, всю оргструктуру компании можно декомпозировать на зоны ответственности для менеджеров конкретного уровня (звена) в виде непересекающихся поддеревьев. Если множество исполнителей является заданным, то количество менеджеров (нетерминальных вершин) для разных зон ответственности будет различным. Естественно, что для менеджеров более низкого уровня зоны ответственности «входят» в зону ответственности менеджера более высокого уровня, которому они непосредственно подчиняются.

Поддержание данной оргструктуры требует затрат. Таким образом, каждой оргструктуре  S  можно поставить в соответствие неотрицательное число – ее стоимость. Будем считать оптимальной оргструктурой такую, которая имеет минимальную стоимость. Для определения сложности построенного дерева необходимо определять сложность зоны ответственности для каждого менеджера. Задача, таким образом, состоит в поиске оптимальной иерархии из A  над множеством исполнителей  W.

В [Ошибка! Источник ссылки не найден.3] приводится метод построения такой оптимальной оргструктуры, когда фиксированы A  и  W. Там же показано, что оптимальное дерево обладает свойством сбалансированности, то есть каждый менеджер стремится разделить контролируемых им исполнителей между своими непосредственными подчиненными на группы примерно одинаковой меры. Дерево строится на основе обобщенного алгоритма Хаффмана [Ошибка! Источник ссылки не найден.4] для построения оптимального бинарного дерева кодирования.

В общем случае задача построения оптимальной оргструктуры с учетом затрат на менеджмент и обработку операций БП является NP-полной и требует переборных алгоритмов для поиска эффективного решения.

В [5] приводится другой подход к построению дерева оргструктуры компании. В имеющуюся в виде дерева оргструктуру встраивается граф БП которые функционируют в технологической части компании и тем самым определяют взаимосвязи исполнителей:

                                                                      (3)                                                  (3)

Вершинами графа (W ) будут являться исполнители нижнего уровня оргструктуры компании, дугами (E ) – связи между исполнителями, означающие потоки информации. Интенсивность каждой вершины определяется весом дуги, представляющей собой вектор l  условных весов  (ki)  типов документов (например объемы документов: устных, электронных или печатных), т.е.   ek(wi , wj ) Î E   и  ek = (k1, k2, …) . Тогда сложность каждого узла в оргструктуре будет равняться сумме сложностей узлов, входящих в его зону ответственности (рис.2).

 

 

 

a

i

 

l

k

(w

n

w

m)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Технологический граф

 
      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2 Оргструктура с учетом технологического графа БП.

Для упрощения решения задачи будем считать, что зоны ответственности конкретных менеджеров в компании не пересекаются. И таким образом, задача определения оптимальной оргструктуры формулируется как задача поиска оптимального дерева на множестве исполнителей  W   с учетом стоимости узла. Решение такой задачи остается по-прежнему вычислительно сложным.

Однако на практике приемлемым результатом будет являться не обязательно оптимальная оргструктура, а близкая к ней. Необходимо заметить, что с ростом уровня менеджера неизбежно растет и сложность зоны его ответственности. Следовательно, возникает потребность в дополнительном кадровом аппарате, который, не принимая непосредственно решений, помогает в их принятии менеджеру. В целом по данной модели можно  более точно оценить сложность и затраты на управление оргструктурой по сравнению с первой моделью, но здесь, как и в первом методе не учитывается структура самих взаимосвязей между исполнителями в исходном технологическом графе, которая оказывает в конечном итоге существенное влияние на менеджмент компании.

В докладе предлагается метод построения оптимальной по затратам оргструктуры также использующий технологический граф операций БП, но при этом учитывающий внутреннюю структуру данного графа, т.е. характер взаимосвязей между исполнителями.

За основу представления операций БП на нижнем уровне оргструктуры был взят метод, использовавшийся ранее для графического представления структурированных автоматов [6]. В соответствии с ним каждый произвольный граф можно было декомпозировать на подпроцессы определенного вида – регулярный граф. Пользователь должен, описывая с самого начала детально БП или их части на нижнем уровне, выделить типовые подпроцессы и представить их в виде блоков, соединенных по определенным правилам. В результате все описание процесса можно представить набором таких типовых блоков-подпроцессов и порядком их соединения.

Задачу выделения зон ответственности на графе операций БП можно свести к декомпозиции данного графа на основе его составляющих фрагментов. Для первоначальной декомпозиции исходного графа БП на подграфы соответствующие зонам ответственности менеджеров вводится понятие однопроходного фрагмента.  Содержательно однопроходным называется такой фрагмент, в котором начальное и заключительное состояния не совпадают. После выхода из начального состояния невозможен обратный переход в него же, а также после перехода в его заключительное невозможен последующий переход в другие состояния этого же фрагмента.

Далее определяется ряд структур над вершинами фрагментов графа, которые позволяют осуществлять их редукцию и тем самым, упрощая общий вид графа, строить дерево оргструктуры. Структуры графа (последовательное соединение, альтернативное соединение, цикл) были заимствованы из теории структурированных автоматов. Там же было показано, что любой граф произвольного вида можно преобразовать к структурированному (регулярному) за счет увеличения его сложности (например, путем введения дополнительных фиктивных вершин). В данной работе методы структуризации исходного графа не рассматриваются и заранее  полагается, что он уже имеет регулярную структуру.

Определение.  Граф T={W,E} является графом с регулярной структурой (ГРС), если его можно представить однопроходным фрагментом.

Вводится  процедура свертки на графе для фрагментов с данными структурами.

1)     Свертка последовательного соединения:  wi # wj # wk  =  w , при этом если дуги кратные (больше одной), то вес операции для новой вершины  w  будет равен сумме весов всех, входящих в структуру дуг:   .

2)     Свертка альтернативного соединения:   wi # wj = w , при этом вес операции для новой вершины  w  будет максимальным из исходных весов: min(k1 , k2)  .

3)     Свертка цикла: wi # wj = w , при этом если дуги кратные (больше одной), то вес операции для новой вершины  w будет равен сумме весов всех, входящих в структуру дуг:   .

Используя итеративно данные процедуры, все структуры могут быть свернуты и преобразованы на графе к вершине с петлей, нагруженной соответствующими весами. Таким образом, можно разработать процедуру свертки (стягивания фрагментов к одной вершине) ГРС «снизу», ставя в соответствие свертываемым фрагментам зоны ответственности и соответственно менеджмента. В результате итеративной процедуры на ГРС будет построено дерево оргструктуры с зонами ответственности менеджеров, соответствующих определенным представлениям ГРС после очередной свертки (рис.3).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рис.3 Один из этапов свертки ГРС и построения на его основе очередного уровня дерева оргструктуры компании.

На практике  сложности структур (затраты на их выполнение) разного типа в технологическом графе различаются и соответственно процедура свертки будет иметь конкретную направленность. Например, затраты на управление циклической структурой (процессы, связанные с обучением сотрудника) всегда выше, чем затраты на простую конкатенацию (передача информации смежнику).

Далее рассматривается оценка сложности построенных деревьев оргструктур для различных вариантов свертки ГРС. Для определения сложности построенного дерева необходимо определять сложность зоны ответственности для каждого менеджера, т.е. сложность свертываемых фрагментов.

Определим, что каждый менеджер имеет ресурс по сложности управления подчиненными ему компонентами. Пусть:

r1 - затраты на менеджмент анкетируемого сотрудника;

r2 - затраты на менеджмент прямой связи между сотрудниками;

r3 - затраты на менеджмент альтернативных действий сотрудников;

r4 - затраты на менеджмент циклической работы сотрудников;

r5 - затраты на менеджмент множественных связей между структурами.

Тогда ограничение на синтез иерархической оргструктуры с ресурсом по менеджменту  Raj   будет иметь следующий вид:                                                                                                                                                (4)

где ki – количество компонент структуры i-го вида, контролируемых менеджером ai ;   ri – затраты данного менеджера на контроль соответствующей компоненты;

Отсюда стоимость построенной структуры компетенций компании будет равна:    если   (множество всех менеджеров компании).         

Тогда задача построения оптимального по стоимостным затратам дерева компетенций сводится к поиску такого Aop , чтобы:

                                                                (5)

Таким образом, в зависимости от стоимости типов регулярных структур в ГРС для конкретных операций БП руководитель (менеджер высшего звена) может выбрать тот или иной вариант оргструктуры по обслуживанию выполняемых технологических процессов на предприятии.

Литература

1.   Артамонов Е.И. Структурная организация интерактивных систем. CASC'2004. Труды 4-й Межд.конф. в 2-х томах. Том 2 / Под ред. В.И. Максимова. М.: Институт проблем управления РАН. - 2004.

2.   Губко М.В., Коргин Н.А. Классификация моделей анализа и синтеза организационных структур — М.: ИПУ, 2001.

3.   Губко М.В. Сбалансированные деревья — М.: ИПУ РАН, 2004.

4.   Huffman D. A method for the construction of minimum redudancy — Proc/ of the IRE 40, 1952.  — p. 10098-11101.

5.   Бурков В.Н., Новиков Д.А. Как управлять организациями — М., 2002.

6.   Прангишвили И.В., Амбарцумян А.А. Научные основы построения сложных энергетических систем — М.: Наука, 1992.