Моделі та інформаційні технології аналізу і вибору складних лінійно-функціональних організаційних структур в умовах невизначеності

Abstract

Дисертаційна робота присвячена вирішенню науково-практичної задачі розробки нових моделей та інформаційних технологій аналізу та вибору припустимих за оптимальністю складних лінійно-функціональних організаційних структур в умовах багатокритеріальності, невизначеності та наявності конфліктних експертних суджень. Всі процеси функціонування сучасного промислового підприємства тісно взаємопов'язані і вимагають чіткого централізованого управління. Основні рішення, що приймаються на рівні керівника підприємства, неможливо організувати без розвинутої інформаційної інфраструктури. Якість інформаційного забезпечення управління — один з важливих факторів, що визначають дієвість прийнятих управлінських рішень. Відсутність налагодженої системи інформаційного забезпечення управління призводить до імовірнісного характеру прийнятих управлінських рішень і, як наслідок, до невисокої ефективності управління. Звідси виникає необхідність оптимізувати канали збору і передачі інформації, щоб забезпечити більш повне задоволення інформаційних потреб керівників і колективу в цілому. Чинні системно-технічні іншій мірі інфраструктури більшості підприємств забезпечують в тій чи іншій мірі тільки окремі види виробничо- господарської, фінансово-економічної діяльності та управління. Метою дисертаційної роботи є розробка моделей та інформаційних технологій, що дадуть змогу підвищити якість прийняття рішень щодо вибору припустимих за оптимальністю складних лінійно-функціональних організаційних структур за визначеними критеріями. Вперше розроблена дескриптивно-аналітична модель СЛФОС, яка відображає особливості функціонування структури, як за вертикальними, так і за горизонтальними зв'язками, що дало змогу сформувати три групи критеріїв аналізу організаційних структур: критерій витрат на утримання структур, критерій якості структур та інформаційний критерій, що враховує інформаційне навантаження менеджерів вищої ланки через канали функціональних зв’язків. Вперше запропоновані інтервали значень показників критерію якості структур як границі для визначення організаційних структур, припустимих за оптимальністю, що, на відміну від існуючих підходів, основаних на побудові функції корисності як умовного кількісного показника переваги тієї чи іншої альтернативи, дозволяє сформувати множину альтернативних структур з оптимізованими показниками на основі початкової структури з метою отримання підсумкового ранжування альтернатив шляхом комбінування групових експертних свідоцтв. Дістали подальший розвиток методи вирішення задачі багатокритеріального вибору альтернатив в ситуації значного конфлікту між групами експертних свідоцтв на основі математичного апарату теорії правдоподібних та парадоксальних міркувань Дезера-Смарандаке і теорії свідоцтв Демпстера-Шейфера, які, на відміну від існуючих методів обробки групових багатокритеріальних оцінок, дозволяють моделювати ситуації без обмежень на кількість альтернатив, що порівнюються, без необхідності оцінювання всіх альтернатив та при низькому рівні узгодженості експертних оцінок; Удосконалено процедуру обчислення цінності інформації повідомлень, якими обмінюються менеджери через канали функціональних зв’язків, за рахунок використання отриманих від учасників комунікації суб’єктивних оцінок її інформативності та показників важливості властивостей інформації, визначених експертом або групою експертів. Значущість цього дослідження для розв’язання економічних та соціальних проблем полягає в тому, що аналіз, розвиток та розробка моделей аналізу та вибору організаційних структур для систем управління промисловими підприємствами дасть змогу підвищити якість процесу прийняття рішень щодо реструктуризації, що є актуальною задачею для великих регіональних підприємств. На практиці прийняття рішень не є можливим без урахування різних суджень спеціалістів та базується на використанні сучасних математичних методів аналізу експертних оцінок. Сучасні тенденції в розвитку інформаційних технологій, необхідність отримання найбільш ефективних результатів аналізу і обробки експертної інформації в умовах багатокритеріальності та багатоальтернативності постійно ускладнюють експертну задачу. Це обумовлює необхідність розробки нових моделей, що дозволяють обробляти експертні оцінки, які характеризуються незбіжними або суперечливими судженнями експертів по багатьом критеріям, враховувати різні засоби взаємодії експертних суджень, та створення на їх основі сучасних інформаційних технологій. Результати дисертаційної роботи у вигляді моделей та інформаційних технологій вирішення задачі прийняття рішень в умовах невизначеності дають змогу підвищити якість процесу прийняття рішень при виборі оптимальних організаційних структур великих машинобудівних підприємств. Розроблені моделі та інформаційні технології були використані у виробничій діяльності Дирекції з персоналу ДП «Науково-виробничий комплекс газотурбобудування «Зоря»-«Машпроект» (Договір про співробітництво від 17.03.2015). У вступі дисертаційної роботи визначено актуальність обраної теми, зазначено зв'язок роботи з іншими науковими програмами, планами і темами, визначено об'єкт і предмет дослідження, мету та задачі дисертаційної роботи, наведено методи дослідження. Також подана анотація одержаних у дисертації результатів, їх наукова новизна і практичне значення, зазначено особистий внесок здобувача, наведено дані про впровадження, апробацію та публікації результатів дисертаційних досліджень. У першому розділі проведено огляд джерел, які присвячені аналізу і оптимізації загальноприйнятих структур організаційних систем, виділено клас складних лінійно-функціональних структур організаційних систем, які притаманні великим наукомістким підприємствам. Цей клас покладено в основу досліджень дисертаційної роботи. Проведено аналіз сучасних методів оптимізації ієрархічних організаційних структур, який вказав на відсутність комплексного підходу в застосуванні критеріїв оптимізації СЛФОС, що враховує і вертикальні (лінійні), і горизонтальні (функціональні) зв'язки. Була доведена необхідність формування системи критеріїв вибору оптимальних СЛФОС, яка створює основу для постановки і вирішення багатокритеріальної задачі прийняття рішень, і дана загальна характеристика задачі пошуку оптимальних ієрархій. У другому розділі запропонована дескриптивно-аналітична модель організаційної структури, яка враховує вертикальні (лінійні) та горизонтальні (функціональні) зв’язки. На основі побудованої аналітичної моделі інформаційних потоків в організаційний структурі запропоновано три групи критеріїв, що характеризують витрати на утримання структури, якість її топологічних властивостей та критерій оптимізації, що враховує інформаційне навантаження на елементи структури, що знаходяться на верхніх рівнях ієрархії (топ-менеджер, менеджери вищої ланки). Ця система лягла в основу постановки і вирішення багатокритеріальної задачі прийняття рішень. У третьому розділі розроблена модель вибору рішень на множині отриманих експертних ранжувань. Також була вирішена задача експертного оцінювання та наступного вибору ієрархічних організаційних структур, які є припустимими за оптимальністю. Розроблені моделі аналізу експертних оцінок на основі моделі Демпстера-Шейфера і моделі Дезера-Смарандаке. Були використані альтернативні підходи комбінування свідоцтв в рамках моделі Демпстера-Шейфера на основі кон’юнктивного консенсусу. У рамках гібридної моделі Дезера-Смарандаке було розглянуто метод отримання агрегованої оцінки, який при комбінуванні експертних свідоцтв використовує класичне правило комбінування Дезера-Смарандаке та правило перерозподілу конфліктів PCR5. В четвертому розділі розроблені інформаційні технології аналізу та вибору оптимальних організаційних структур в умовах невизначеності на основі розроблених моделей; запропонована структурно-функціональна схема інструментальних засобів реалізації СППР для формування рекомендацій ОПР щодо прийняття рішень на основі розроблених інформаційних технологій, які були реалізовані у вигляді програмних модулів. Також проведена апробація розроблених інформаційних технологій на прикладах організаційних структур великих наукомістких підприємств: машинобудівного, суднобудівного заводів і морського порту, та формування рекомендацій щодо їх реструктуризації. Рекомендації були використані для прийняття рішень щодо вибору оптимальної організаційної структури на наступних чинних підприємствах: машинобудівний завод (із застосуванням правила комбінування свідоцтв Ягера на основі моделі Демпстера-Шейфера); суднобудівний завод (із застосуванням класичного правила комбінування свідоцтв Дезера-Смарандаке на основі гібридної моделі Дезера-Смарандаке); морський порт (із застосуванням правила пропорційного перерозподілу конфліктів PCR5 на основі моделі Демпстера-Шейфера). The dissertation is devoted to the development of models and information technologies for analysis and selection of complex linear-functional organizational structures in the conditions of multicriteria, uncertainty and conflicting expert judgments. All the work processes in a modern industrial enterprise are closely interconnected and require strict centralized management. The basic decisions made at the top level cannot be organized without the developed informational infrastructure. The quality of management information is one of the important factors that determine the effectiveness of management decisions. The lack of a well-established informational management system leads to the probabilistic nature of the decisions made and, as a consequence, to low management effectiveness. Hence, there is a need to optimize the channels for collecting and transmitting information to better meet the informational needs of executives and the company’s team as a whole. The developed models and information technologies increase the effectiveness of decision-making process regarding the selection of organizational structures by the following groups of criteria: criteria of structure maintenance costs, criteria of structure quality, informational criteria. For the first time: – a descriptive-analytical model of complex linear-functional organizational structures is proposed, which reflects the peculiarities of structure functioning, including its vertical and horizontal links. It enables formulation of three groups of criteria for analysis of organizational structures: criterion for optimizing the cost of maintaining structures, quality analysis of their topological properties and an information criterion that takes into account the information load of senior managers through functional communication channels; – intervals for indicators of quality criterion are proposed for defining admissible linear functional organizational structures. In contrast to existing approaches that use the utility function as a conditional quantitative indicator of an alternative’s prevalence, the proposed method uses assembled set of alternative structures, based on the initial structure, to obtain final ranking of alternatives by combining group expert judgments. Improved: the method for calculating the value of information exchanged by managers through functional links. The proposed method uses subjective assessments of communication informativeness obtained from its participants and indicators of the information properties’ importance defined by an expert or a group of experts. Further developed: methods for solving the problem of multicriteria selection of alternatives in a situation of significant conflict between groups of expert evidence based on the Dezert-Smarandache theory of plausible and paradoxical reasoning and DempsterShafer theory of evidence, which, in contrast to existing methods of processing multicriteria group expert judgments, enable modelling without restrictions on the number of alternatives being compared, without the need to evaluate all alternatives and with a low level of consistency of expert judgments. The analysis, development and improvement of decision-making models for industrial enterprise management systems increase production efficiency and reduce costs, and are therefore a top priority for large regional enterprises. It also signifies the importance of this study for solving economic and social problems. In practice, decision-making is not possible without taking into account various expert judgments and is based on the use of modern mathematical methods for the analysis of expert assessments. The current trends in the development of information technology, the need to obtain the most effective analysis results and the processing of expert information in terms of multiple criteria and alternatives constantly complicate the expert task. This necessitates the development of new models and algorithms for processing of expert judgments, characterized by inconsistent or contradictory expert judgments on multiple criteria. It is also necessary to take into account different means of interaction between expert judgments, and the creation of modern information technologies based on them. The results of the dissertation in the form of models, methods, algorithms and information technology for decision-making under complex uncertainty are used to increase the efficiency of production and reduce the costs of maintaining organizational structures of large machine-building enterprises. The developed models, algorithms and information technology have been used in the working process of HR management of the Gas Turbine Research & Production Complex Zorya-Mashproekt (Cooperation Agreement dated 17.03.2015). The introduction states the relevance of the chosen topic, indicates the relationship of this work to other scientific programs, plans and topics, defines the object and subject of the research, along with the purpose, objectives and methods of research. An abstract of the results obtained in the dissertation, their scientific novelty and practical significance are given, as well as the personal contribution of the applicant and the information about the implementation, testing and publication of the dissertation results. The first chapter contains an overview of the sources devoted to the analysis and optimization of conventional structures of organizational systems, as well as the classification of complex linear-functional structures of organizational systems used in large enterprises. This classification is the basis of the research. Furthermore, an analysis of modern optimization methods of hierarchical organizational structures was conducted, which indicated the lack of a comprehensive approach in the application of selection criteria for complex linear functional organizational structures. The criteria which take into account both vertical (linear) and horizontal (functional) links between employees. Moreover, it was proved necessary to form a system of criteria for the selection of complex linear functional organizational structures. The system serves as the basis for formulating and solving a multicriteria decision-making problem. Finally, a general characteristic of the problem of finding optimal hierarchies was also given. In the second chapter a descriptive-analytical model of organizational structures is proposed. This model includes vertical (linear) and horizontal (functional) links. Based on the analytical model of information flows in the organizational structure, a system of three groups of criteria is proposed. The groups are as follows: criteria of the structure maintenance costs, criteria of the quality of structure’s topological properties and the optimization criteria. The latter takes into account the information load on the elements of the structure located at the top levels of the hierarchy (senior managers). This system serves as the basis for formulating and solving a multicriteria decision-making problem. The third chapter contains the description of the information technology of decision-making on the set of obtained expert judgments. Algorithms for conducting an expertise and the subsequent selection of optimal hierarchical organizational structures were also proposed. Algorithms for expert assessments analysis have been developed, based on the Dempster-Shafer model and the free Dezert-Smarandache model. Alternative approaches to the combination of assignments using the Dempster-Shafer model based on conjunctive consensus were used. The method of obtaining an aggregated estimate was considered, that uses the classic Dezert-Smarandache combination rule and the PCR5 conflict redistribution rule to combine expert assessments. The fourth chapter contains the developed information technology for analysis and selection of optimal organizational structures under uncertainty on the basis of the proposed models and algorithms. It also consists of the structuralfunctional scheme of decision support system implementation which purpose is to formulate recommendations for the decision-maker based on the proposed information technology. Also the examples of practical application of the information technology are given. The examples illustrate the comparative 3- criteria analysis of three organizational structures of large enterprises: a machinebuilding plant, a ship-building factory and a seaport. The recommendations for their restructuring were also given. The recommendations were used to describe the application of information technology for selecting the optimal organizational structure at the above mentioned enterprises: Jager's combination rule based on the Dempster-Shafer model for the machine building plant; the classic DezertSmarandache combination rule for the shipbuilding factory based on the hybrid model; the proportional conflict redistribution rule (PCR5) based on the DempsterShafer model for the seaport.