Теория совместного управления

Теория совместного управления (CCT) представляет собой набор принципов и моделей для поддержки эффективного проектирования систем совместной электронной работы. ^[1] Помимо человеческого сотрудничества, достижения в области информационных и коммуникационных технологий , искусственного интеллекта , многоагентных систем и киберфизических систем сделали возможным сотрудничество, поддерживаемое киберпространством, в высокораспределенных организациях, состоящих из людей, роботов и автономных систем . Фундаментальная предпосылка CCT такова: без эффективного расширенного сотрудничества посредством киберподдержки, работы параллельно и в ожидании человеческого взаимодействия, потенциал новых видов деятельности, таких как электронная коммерция , виртуальное производство , телеробототехника , дистанционная хирургия , автоматизация зданий , интеллектуальные сети , киберфизическая инфраструктура , точное земледелие и интеллектуальные транспортные системы не могут быть полностью и безопасно реализованы. CCT рассматривает проблемы и новые решения таких систем киберсотрудничества, уделяя особое внимание вопросам компьютерной и коммуникационной интеграции, координации и расширенного сотрудничества. CCT состоит из восьми принципов проектирования: ^[2] (1) Планирование требований к сотрудничеству (CRP); (2) параллелизм электронной работы (EWP); (3) Будь проще, система (KISS); (4) Обнаружение и предотвращение конфликтов/ошибок (CEDP); (5) отказоустойчивость путем объединения (FTT); (6) Ассоциация/Диссоциация (АД); (7) Динамические линии сотрудничества (DLOC); и (8) наилучшее соответствие (BM).

Сотрудничество при киберподдержке

Уровни

Сотрудничество является важным средством эффективного проектирования и контроля электронной работы. Это позволяет всем субъектам, участвующим в децентрализованной системе, делиться своими ресурсами, информацией и обязанностями, обеспечивая получение и поддержание взаимных выгод. Однако уровень сотрудничества может варьироваться от минимального обмена информацией до сетей полного сотрудничества. ^[3] Часто термины «координация», «сотрудничество» и «сотрудничество» используются как синонимы; но даже несмотря на то, что они тесно связаны, у них есть существенные различия:

Координация : предполагает использование коммуникации и обмена информацией для достижения взаимной выгоды между сторонами путем гармоничной работы.
Сотрудничество : включает в себя все аспекты координации, а также аспект совместного использования ресурсов для поддержки достижения целей. Кооперация обычно демонстрирует компонент разделения труда между всеми участниками, и поэтому совокупная стоимость является результатом сложения «индивидуальных» частей.
Сотрудничество : предполагает обмен информацией, ресурсами и обязанностями между всеми сторонами для совместного планирования, реализации и оценки набора мероприятий, необходимых для достижения общей цели, тем самым совместно создавая добавленную стоимость.

Типы

Сотрудничество может осуществляться в одной из форм или в их сочетании:

Обязательное сотрудничество : два или более объекта (например, агенты или роботы) должны одновременно обрабатывать задачу вместе.
Необязательное сотрудничество : для обработки задачи достаточно одного объекта; однако другой объект может участвовать в обработке данной задачи.
Параллельное сотрудничество : два (или более) объекта обрабатывают определенные части одной и той же задачи, так что вся задача выполняется параллельно.

Принципы проектирования CCT

Следующие восемь принципов CCT были определены, проверены и реализованы с помощью киберсистем с алгоритмами, протоколами и многоагентными программными системами в различных промышленных, производственных, снабженческих и сервисных установках, сетях и объектах.

Планирование требований к сотрудничеству (CRP)

CRP ^[4] включает в себя два этапа: (1) Детальное планирование требований относительно того, как, когда и с кем сотрудничать (CRP-I) на основе целей и имеющихся ресурсов; (2) Выполнение и пересмотр планов в режиме реального времени (CRP-II) для удовлетворения пространственных и временных проблем, изменений и ограничений. Будущие расширения должны включать такие методы, как надежная оптимизация , нечеткая логика , машинное обучение и оптимизация в реальном времени , чтобы обеспечить возможность внесения изменений и обучения в реальном времени. Эффективная реализация этого принципа требует как расширенного, так и адаптивного планирования в реальном времени, чтобы сотрудничество и усилия по сотрудничеству были плодотворными и эффективными. пересмотр

Параллелизм электронной работы (EWP)

ЕНП ^[5] подразумевает, что действия и взаимодействия в кибер- и физическом рабочем пространстве могут и должны осуществляться параллельно. То есть системы не могут быть ограничены последовательными/линейными задачами. Последствия принципа EWP охватывают различные пространства и виды деятельности человека/программного обеспечения, включая человека с человеком, человека с компьютером и взаимодействие машина-машина . EWP определяет степень параллелизма как уровень параллелизма ресурсов/деятельности, необходимый для баланса между затратами на связь, транспортировку и оборудование, а также полученной производительностью. EWP также занимается разработкой и внедрением систем совместного решения проблем , систем поддержки принятия решений и инструментов совместного X, где «co-» подразумевает скоординированные, совместные и/или совместные концепции поддержки, такие как совместное проектирование и совместное планирование.

Будь проще, система (KISS)

человек-компьютер/автоматизация KISS фокусируется на принципах проектирования юзабилити . ^[6] В дополнение к необходимости взаимодействия человека с появляющимися системами, которые обычно сложны и недостаточно понятны (с точки зрения их внутренних механизмов) пользователями, представьте себе дополнительную рабочую нагрузку, путаницу и затраты, когда эти системы продолжают меняться. KISS — это центральный принцип эффективной совместной электронной работы. Этот принцип гласит, что системы должны быть настолько сложными, насколько это необходимо, в своей кибер-стороне, при условии, что система поддержки электронной работы может работать автономно, параллельно и поддерживать людей, а также подчиняться их входным данным и инструкциям. В то же время для пользователей система должна быть максимально простой в понимании и эксплуатации, чтобы свести к минимуму необходимость повторного и дорогостоящего переобучения человека.

Обнаружение и предотвращение конфликтов/ошибок (CEDP)

CEDP ^[7] обеспечивает динамическую диагностику, прогнозирование и разрешение конфликтов между объектами в совместном электронном рабочем пространстве. CEDP подразумевает, что чем выше скорость взаимодействия, тем больше число активных сотрудничающих сторон и, следовательно, уровень конфликтов и ошибок . Конфликт определяется как несоответствие между целями, планами, задачами и деятельностью двух или более лиц. С другой стороны, ошибка относится к любому входному, выходному или промежуточному результату, который не соответствует заранее определенным спецификациям, ожиданиям или целям сравнения системы. Ошибки и конфликты разные, но взаимосвязанные. Ключевое отличие состоит в том, что в ошибке может участвовать только один человек, тогда как для возникновения конфликта должны быть вовлечены как минимум два человека. Ошибка может вызвать конфликт (или серию конфликтов) и наоборот. CEDP состоит из набора функций для обнаружения существующих ошибок/конфликтов, классификации наблюдения как ошибки или конфликта, определения точной точки ошибки/конфликта в системе, определения типа, величины, времени и причины выхода. состояния контроля, анализ, прогнозирование и предотвращение распространения ошибки/конфликта, смягчение негативных последствий ошибки/конфликта и обработка исключений (конструктивных отклонений от процесса).

Отказоустойчивость путем объединения (FTT)

ФТТ ^[8] обеспечивает отказоустойчивое совместное управление распределенными процессами с прямой связью. Целью принципа FTT является обеспечение большей эффективности и надежности сети слабых агентов (например, микро- и наносенсоров), а не одного сильного агента. FTT подразумевает, что оптимизированная команда взаимодействующих агентов обычно дает лучшие результаты по сравнению с более мощными, но отдельными агентами. Последний может выйти из строя, а без резервного копирования система рискует выйти из строя. Надежность доступность и . системы повышается за счет применения нескольких резервных агентов Отказоустойчивость относится к структуре совместной системы электронной работы. Сочетание принципов FTT и CEDP приводит к повышению устойчивости за счет объединения структур. ^[9] которые позволяют формировать, реконфигурировать и эксплуатировать системы электронной работы с помощью «склонных к сбоям агентов», которые достигают более высокой устойчивости, чем эквивалентная система «бездефектных/более надежных» агентов.

Ассоциация/Диссоциация (АД)

ОБЪЯВЛЕНИЕ ^[10] рассматривает динамические изменения в формировании, топологии, размере и/или работе совместных систем, таких как корпоративные альянсы; самоорганизующиеся агентские команды; сенсорные кластеры; модульные системы и другие. Принцип AD анализирует условия и время, в течение которых отдельные агенты/команды агентов присоединяются к совместной сети или отключаются от нее . Решения AD принимаются на разных уровнях во всей сети: отдельными агентами, подсетями или кластерами агентов или между несколькими сетями. Анализ включает в себя несколько этапов: от создания и исполнения до роспуска и поддержки. Некоторые общие решения AD включают: Когда и почему следует подключаться к сети? Каковы преимущества/затраты участия в сети? Почему человек предпочитает оставаться в сети? Каковы критерии характеристики и оценки производительности сети? Принцип AD можно анализировать на уровне всей совместной сети , на уровне отдельного человека/организации или на уровне суб-/мультисети. Анализ может включать различные фазы жизненного цикла отдельного человека/организации/сети: от проектирования до создания, деятельности, роспуска и поддержки.

Динамические линии сотрудничества (DLOC)

ДЛОК ^[11] обращается к динамическому характеру сетей сотрудничества, включая чрезвычайные ситуации и нестабильность формальных и неформальных коммуникаций между отдельными и кластерными агентами. DLOC находит коррективы, когда сети развиваются и претерпевают постепенные изменения с течением времени. В частности, успешная реализация предыдущих принципов проектирования зависит от эффективности установленных линий сотрудничества. Принцип DLOC обеспечивает эффективное принятие решений в сложных и динамичных средах, когда они подвергаются сомнению или вынуждены меняться, устойчивый обмен информацией и создание знаний, несмотря на чрезвычайные ситуации/эволюцию, а также оптимальный контроль возникающих сетей. Возникающая сеть — это сеть, которая развивается посредством добавления или удаления узлов (например, агентов) и/или связей (например, взаимодействия, связи, сотрудничества). Возникающие сети определяются как эволюционные механизмы взаимодействия, которые основаны на устоявшихся теориях организационного обучения и характеризуются ситуативными решениями, эффективной импровизацией, созданием контактов на месте и наиболее подходящими протоколами для системы сопряжения. оповещения с решениями, лицами, принимающими решения, и исполнителями решений.

Лучшее соответствие (BM)

БМ ^[12] подразумевает, что система электронной работы с системой с «неподходящими» людьми всегда уступает по эффективности эквивалентной системе с «наиболее подходящими» людьми. Растущая сложность и динамичное поведение систем, а также конкурентные и глобализированные рынки постепенно превратили традиционные централизованные системы в распределенные сети систем электронной работы. Эти системы, независимо от контекста и применения, имеют общее свойство: все они предполагают определенные типы взаимодействий (совместные, конкурентные или и те, и другие) между распределенными между ними индивидуумами — от кластеров датчиков и машин до сложных сетей компьютеров, интеллектуальных роботов, люди и предприятия. Обладая этим общим свойством, такие системы могут сталкиваться с общими проблемами, связанными с неоптимальным взаимодействием и, следовательно, с низкой производительностью, вызванной потенциальным несоответствием между людьми. BM предоставляет таксономию наилучшего соответствия PRISM [12], набор концепций, моделей и рамок для систематического анализа, таксономии, аналоговой и структурной оценки процессов сопоставления, спецификации, моделирования и оптимизации процессов сопоставления в реальном времени в распределенном производстве. сети снабжения и обслуживания.

Новые натиски

Совместная разведка

Экономичное управление, интеллектуальное взаимодействие с удаленными участниками по всему миру для настройки, разработки и последующего контроля.

Сервис-ориентированное производство

Производство как услуга, эффективная интеграция и распределение ресурсов в облаке. ^[13]

Устойчивость

Управление неопределенностью, предотвращение ошибок и конфликтов и восстановление после них путем эффективного взаимодействия, повышения безопасности производственной, снабженческой, энергетической и транспортной инфраструктуры.

Безопасность и обеспечение информации

Предотвращение и устранение любых мыслимых ошибок, сбоев и конфликтов, а также поддержание критической непрерывности операций, обеспечение информации и управление рисками, связанными с использованием, обработкой, хранением и передачей информации. ^[14]

Интегрированный заводской интеллект

Механизмы обучения, адаптации и эволюции, биоинспирированный гетерархический контроль распределенных производственных сетей и устройств в цехах. ^[15]

Технологии прогнозирования на основе данных в реальном времени

Динамические, адаптивные и основанные на данных методологии анализа и принятия решений.

См. также

Ссылки

^ Ноф, С.Ю. (2007). «Теория совместного управления электронной работой, электронным производством и электронными услугами». Ежегодные обзоры под контролем . 31 (2): 281–292. doi : 10.1016/j.arcontrol.2007.08.002 .
^ Ноф, С.Ю.; Черони, Дж.А.; Чон, В.; Могаддам, М. (2015). Революционное сотрудничество посредством электронной работы, электронного бизнеса и электронных услуг . Шпрингер-Верлаг Берлин Гейдельберг. ISBN 978-3-662-45777-1 .
^ Камаринья-Матос, LM; Афсарманеш, Х. (2008). Концепция сотрудничества. В: Энциклопедия сетевых и виртуальных организаций . Херши, Пенсильвания.
^ Раджан, В.Н.; Ноф, С.Ю. (1996). «Планирование требований к сотрудничеству (CRP) для мультипроцессоров: оптимальное планирование назначения и выполнения». Журнал интеллектуальных и робототехнических систем . 15 (4): 419–435. дои : 10.1007/BF00437605 . S2CID 21431384 .
^ Черони, Дж.А.; Ноф, С.Ю. (2002). «Модель рабочего процесса, основанная на параллелизме для распределенных организаций». Журнал интеллектуального производства . 13 (6): 439–461. дои : 10.1023/А:1021041810881 . S2CID 39532377 .
^ Альберс, М.; Тем не менее, Б. (2012). Юзабилити сложных информационных систем: оценка взаимодействия с пользователем . ЦРК Пресс. ISBN 9781439828946 .
^ Чен, XW; Ноф, С.Ю. (2014). Интерактивное обнаружение и разрешение конфликтов для управления воздушным и воздухо-земным движением . Патент США № 8831864.
^ Чон, В.; Ноф, С.Ю. (2009). «Промежуточное программное обеспечение сенсорной сети для совместной работы для автоматизированных производственных систем». Компьютеры и промышленная инженерия . 57 : 106–113. дои : 10.1016/j.cie.2008.11.007 .
^ Рейес Левалле, Р.; Ноф, С.Ю. (2015). «Устойчивость за счет объединения усилий для совместных сетей поставок». Компьютеры и промышленная инженерия . 90 : 67–85. дои : 10.1016/j.cie.2015.08.017 .
^ Юн, Юго-Запад; Ноф, С.Ю. (2011). «Решения о присоединении / диссоциации в совместных корпоративных сетях». Международный журнал экономики производства . 130 : 135–143. дои : 10.1016/j.ijpe.2010.10.002 .
^ Чжун, Х.; Ноф, С.Ю. (2015). «Модель динамических линий сотрудничества: совместная реакция на сбои в киберфизических системах». Компьютеры и промышленная инженерия . 87 : 370–382. дои : 10.1016/j.cie.2015.05.019 .
^ Могаддам, М.; Ноф, С.Ю. (2017). Лучшая теория соответствия и ее приложения . Springer International Publishing, Швейцария. ISBN 978-3-319-46070-3 .
^ Сюй, X. (2012). «От облачных вычислений к облачному производству» . Робототехника и компьютерно-интегрированное производство . 28 : 75–86. дои : 10.1016/j.rcim.2011.07.002 .
^ Фостер, И.; Кессельман, К.; Туке, С. (2001). «Анатомия сети: обеспечение масштабируемых виртуальных организаций». Международный журнал приложений для высокопроизводительных вычислений . 15 (3): 200–222. дои : 10.1177/109434200101500302 . S2CID 464047 .
^ Джеммс, Ф.; Смит, Х. (2005). «Сервис-ориентированные парадигмы в промышленной автоматизации». Транзакции IEEE по промышленной информатике . 1 : 62–70. дои : 10.1109/TII.2005.844419 . S2CID 1168138 .

[1] Ноф, С.Ю. (2007). «Теория совместного управления электронной работой, электронным производством и электронными услугами». Ежегодные обзоры под контролем . 31 (2): 281–292. doi : 10.1016/j.arcontrol.2007.08.002 .

[2] Ноф, С.Ю.; Черони, Дж.А.; Чон, В.; Могаддам, М. (2015). Революционное сотрудничество посредством электронной работы, электронного бизнеса и электронных услуг . Шпрингер-Верлаг Берлин Гейдельберг. ISBN 978-3-662-45777-1 .

[3] Камаринья-Матос, LM; Афсарманеш, Х. (2008). Концепция сотрудничества. В: Энциклопедия сетевых и виртуальных организаций . Херши, Пенсильвания.

[4] Раджан, В.Н.; Ноф, С.Ю. (1996). «Планирование требований к сотрудничеству (CRP) для мультипроцессоров: оптимальное планирование назначения и выполнения». Журнал интеллектуальных и робототехнических систем . 15 (4): 419–435. дои : 10.1007/BF00437605 . S2CID 21431384 .

[5] Черони, Дж.А.; Ноф, С.Ю. (2002). «Модель рабочего процесса, основанная на параллелизме для распределенных организаций». Журнал интеллектуального производства . 13 (6): 439–461. дои : 10.1023/А:1021041810881 . S2CID 39532377 .

[6] Альберс, М.; Тем не менее, Б. (2012). Юзабилити сложных информационных систем: оценка взаимодействия с пользователем . ЦРК Пресс. ISBN 9781439828946 .

[7] Чен, XW; Ноф, С.Ю. (2014). Интерактивное обнаружение и разрешение конфликтов для управления воздушным и воздухо-земным движением . Патент США № 8831864.

[8] Чон, В.; Ноф, С.Ю. (2009). «Промежуточное программное обеспечение сенсорной сети для совместной работы для автоматизированных производственных систем». Компьютеры и промышленная инженерия . 57 : 106–113. дои : 10.1016/j.cie.2008.11.007 .

[9] Рейес Левалле, Р.; Ноф, С.Ю. (2015). «Устойчивость за счет объединения усилий для совместных сетей поставок». Компьютеры и промышленная инженерия . 90 : 67–85. дои : 10.1016/j.cie.2015.08.017 .

[10] Юн, Юго-Запад; Ноф, С.Ю. (2011). «Решения о присоединении / диссоциации в совместных корпоративных сетях». Международный журнал экономики производства . 130 : 135–143. дои : 10.1016/j.ijpe.2010.10.002 .

[11] Чжун, Х.; Ноф, С.Ю. (2015). «Модель динамических линий сотрудничества: совместная реакция на сбои в киберфизических системах». Компьютеры и промышленная инженерия . 87 : 370–382. дои : 10.1016/j.cie.2015.05.019 .

[12] Могаддам, М.; Ноф, С.Ю. (2017). Лучшая теория соответствия и ее приложения . Springer International Publishing, Швейцария. ISBN 978-3-319-46070-3 .

[13] Сюй, X. (2012). «От облачных вычислений к облачному производству» . Робототехника и компьютерно-интегрированное производство . 28 : 75–86. дои : 10.1016/j.rcim.2011.07.002 .

[14] Фостер, И.; Кессельман, К.; Туке, С. (2001). «Анатомия сети: обеспечение масштабируемых виртуальных организаций». Международный журнал приложений для высокопроизводительных вычислений . 15 (3): 200–222. дои : 10.1177/109434200101500302 . S2CID 464047 .

[15] Джеммс, Ф.; Смит, Х. (2005). «Сервис-ориентированные парадигмы в промышленной автоматизации». Транзакции IEEE по промышленной информатике . 1 : 62–70. дои : 10.1109/TII.2005.844419 . S2CID 1168138 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]