- •Исследование систем управления
- •Учебник
- •Москва 2003
- •Глава 1. Концептуальные основы исследования систем управления
- •1.1. Понятия, определяющие структуру системы
- •Понятие структуры системы
- •Понятие внешней среды
- •1.2. Понятия, определяющие процесс функционирования системы состояние системы
- •Движение (функционирование) системы
- •1.3. Характеристика процессов системы понятие процессов системы
- •Процессов
- •I подсистема-j |
- •I подсистема-l
- •I подсистема-n
- •Обратная связь
- •Обратная связь
- •Функции процесса обратной связи
- •Обратная связь
- •Обратная связь
- •Обратная связь
- •Функция процесса ограничения системы
- •Системный
- •1.4. Классификация систем характеристика различных классов систем
- •Классификация систем
- •1.5. Понятие системы управления
- •Положительная сторона
- •Отрицательная сторона
- •1.6. Цель системы управления
- •1.7. Закон управления системой
- •У правляющий орган (управляющая система)
- •1.8. Критерии эффективности управления системой
- •Глава 2. Методологические основы исследования систем управления
- •2.1. Системный подход как общеметодический принцип исследования систем управления понятие и основные черты системного подхода
- •Сущность системного подхода
- •Порядок выделения исследуемой задачи (объекта) из внешней среды
- •2.2. Задачи анализа и синтеза систем управления задачи анализа систем управления
- •Определение объекта анализа
- •Структурирование системы
- •Определение функциональных особенностей системы управления
- •Исследование информационных характеристик систем
- •Формирование замысла и цели создания системы управления
- •Формирование вариантов облика новой системы
- •Приведение описаний варианта облика системы во взаимное соответствие
- •Разработка требований к системе управления
- •Реализация разработанных требований к системе управления
- •2.3. Принципы анализа и синтеза систем управления
- •Принцип физичности и его постулаты Принцип физичности
- •Принцип моделируемости и его постулаты Принцип моделируемости
- •Принцип целенаправленности и его постулаты Целенаправленность системы
- •2.4. Виды анализа и синтеза систем управления структурный анализ и синтез систем управления Структурный анализ систем управления
- •Структурный синтез систем управления
- •Функциональный анализ и синтез систем управления
- •Функциональный анализ систем управления
- •Функциональный синтез систем управления
- •Информационный анализ и синтез систем управления
- •Коммуникационная (информационная) схема передачи информации в системе управления
- •Классификация информационных процессов
- •Структура информационного процесса
- •Информационный анализ систем управления
- •Информационный синтез систем управления
- •Параметрический анализ систем управления
- •Параметрический синтез систем управления
- •2.5. Уровни исследования и структура показателей систем управления уровни исследования систем управления
- •Структура показателей систем управления
- •Оценка информативности показателей анализируемой системы управления
- •Глава 3. Особенности анализа и синтеза различных видов систем управления
- •Зл. Особенности анализа и синтеза технических систем управления особенности технических систем управления
- •Специфика отдельных видов анализа и синтеза технических систем управления
- •Основы синтеза облика перспективной технической системы управления Цели и характер обоснования облика новой технической системы управления
- •Общая процедура обоснования облика перспективной тсу
- •3.2. Особенности анализа и синтеза эргатических систем управления особенности эргатических (человеко-машинных) систем управления
- •Инженерно-психологические проблемы, требующие решения в процессе создания и эксплуатации эргатических систем управления
- •Специфика отдельных видов анализа и синтеза эргатических систем управления
- •Типовые противоречия разрешаемые в процессе создания новых эргатических систем управления
- •Типовые противоречия, разрешаемые в процессе создания новых эсу
- •Содержание нововведений в зависимости от глубины реорганизации эсу [10]
- •Основные вопросы, решаемые в цикле исследования [10]
- •3.3. Особенности анализа и синтеза организационных систем особенности организационных систем управления
- •Методология анализа и синтеза организационных систем управления
- •Специфика отдельных видов анализа и синтеза организационных систем управления
- •Параметрический анализ и синтез организационных систем управления
- •Основные черты организационного управления
- •Основные требования к организационному управлению
- •Глава 4. Системный анализ и синтез проблемы
- •4.1. Общая характеристика проблемы как системы понятие проблемы и проблемной ситуации
- •Представление проблемы как системы
- •Этапы процесса решения проблемы Характеристика этапов процесса решения проблем
- •Этапы системного анализа проблем совершенствования и развития систем
- •Этапы системного анализа инновационных проблем
- •Системный синтез и анализ проблемы
- •4.2. Исходная постановка (формирование) проблемы
- •4.3. Формирование целей и условий решения проблемы условия формирования целей
- •Выявление и систематизация подцелей
- •Построение «дерева целей»
- •Состав подцелей
- •Последовательная декомпозиция целей
- •«Дерево целей» промышленного предприятия [6]
- •Установление условий решения проблемы
- •4.4. Структуризация проблемы и систематизация путей достижения целей основные понятия и этапы структуризации проблем Основные понятия структуризации проблемы
- •Этапы структуризации проблемы
- •Уточнение структуры системы
- •Уточнение структуры объекта управления
- •Уточнение функционально-информационной структуры системы управления
- •Критический анализ функционирования системы управления Цели анализа функционирования системы
- •Анализ причинно-следственных связей
- •Пример. Анализ причинно-следственных связей нарушений технологической дисциплины [6]
- •«Дерево путей достижения целей»
- •Пример. Построение «дерева достижения целей» применительно к проблеме управления качеством продукции
- •Оценка значимости проблем
- •4.5. Выявление и выбор альтернатив решения проблемы этапы выделения альтернатив
- •Решения, зависящие от области их использования
- •Принятие решения на основе исходной информации различной полноты
- •Формирование решения проблемы в целом
- •Выбор оптимальных решений Постановка и решение задачи оптимизации
- •Решение задачи и анализ результатов
- •Глава 5. Методы исследования систем управления
- •5.1. Системный подход к проявлению идеи
- •Сущность идеи
- •Первый цикл проявления идеи
- •5.2. Эвристические методы исследования систем управления методы активизации техологии творчества
- •Ассоциативные методы
- •Метод мозгового штурма
- •Метод синектики
- •5.3. Формализованные методы исследования систем управления параметрический метод
- •Морфологический метод и его модификации
- •Метод организующих понятий
- •Метод десятичных матриц поиска
- •Комбинаторный метод
- •Методы логического поиска Метод и — или — дерево
- •Метод логического мышления
- •Алгоритм решения изобретательских задач (ариз)
- •Обобщенный алгоритм поиска новых технических решений
- •5.4. Статистические методы анализа систем управления сущность и область применения
- •Корреляционный анализ
- •Дисперсионный анализ
- •Ковариационный анализ
- •Метод временных рядов
- •Метод главных компонентов
- •Факторный анализ
- •5.5. Детерминированные методы анализа систем управления сущность и область применения
- •Инфлюентный анализ
- •5.6. Синтез систем управления методами оптимизации синтез систем управления методами безусловной оптимизации Сущность и область применения
- •Методы нулевого порядка
- •Методы первого порядка
- •Методы второго порядка
- •Синтез систем управления с помощью многокритериальной оптимизации
- •5.7. Синтез систем управления методами математического программирования
- •Общая характеристика методов математического программирования
- •Методы решения задач линейного программирования
- •Методы решения задач нелинейного программирования
- •Методы решения задач дискретного (целочисленного) программирования
- •Методы динамического программирования
- •Методы стохастического программирования
- •5.8. Анализ и синтез систем управления с помощью математических теорий теория принятия решений
- •Теория массового обслуживания
- •Теория эффективности
- •Теория игр Сущность синтеза игровых задач управления
- •Содержание
- •Глава 1. Концептуальные основы исследования
- •Глава 2. Методологические основы
- •Глава 3. Особенности анализа и синтеза
- •Глава 4. Системный анализ и синтез проблемы 209
- •Глава 5. Методы исследования систем управления 297
Состав подцелей
Разбору подлежат две основные ситуации.
Первая из них возникает, когда анализируется крупная проблема, в разработке реализации которой участвует несколько ведомств или несколько организаций. В этой ситуации каждая организация прорабатывает свою группу подпроблем. Возникает необходимость начинать анализ с выделения основных подпроблем, при этом остальные будут уже средствами реализации этих основных подпроблем. Именно в такой ситуации конкретизация целей понимается как построение иерархии «целей-средств», а сам этап не подчинен вопросам уточнения целевой функции.
Другая ситуация возникает, когда масштабы проблемы меньше, а ее системный анализ ведет, как правило, одна организация, одна группа специалистов.
В этих условиях не только оправдано, но и целесообразно строить самостоятельные «деревья» собственно целей (подцелей) и пути достижения целей; в пользу этого можно указать по крайней мере два соображения.
Во-первых, в состав целевой функции должны войти лишь собственно цели (подцели), непосредственно определяющие эффективность функционирования системы, участвующие в количественной оценке этой эффективности. Исходя из этого, собственно цели должны быть выявлены и выделены самостоятельно.
Во-вторых, систематизировать собственно цели и пути их достижения методически удобные на отдельных графиках. В самом деле, большинство подпроблем направлено на достижение нескольких подцелей.
На основании изложенных соображений сделаем вывод.
Если системный анализ проблемы осуществляется одним коллективом, в состав дерева целей системы следует включать лишь собственно цели, непосредственно определяющие показатели эффективности ее функционирования, и не включать пути (средства) достижения этих целей, выявление и систематизация которых должны рассматриваться как информационно связанная, но самостоятельная процедура.
Построение дерева собственно целей (подцелей) выполняется главным образом для того, чтобы полнее выявить и систематизировать все те факторы, которые должны быть учтены при построении целевой функции и ограничений.
Последовательная декомпозиция целей
В процессе дифференциации целей при выявлении элементарных факторов, определяющих эффективность функционирования системы, сложных показателей следует избегать.
Так, например, вместо подцели «увеличение производительности труда» следует самостоятельно включить в состав «дерева» определяющие ее показатели: «увеличение выпуска продукции» и «экономию затрат живого труда». Вместо «снижения материалоемкости продукции» достаточно предусмотреть «экономию материальных ресурсов», если подцель «увеличение выпуска продукции» уже включена в состав дерева целей.
Строгое соблюдение последовательной декомпозиции целей методом ветвления позволяет избежать появления сложных показателей в составе дерева. При этом важно подчеркнуть, что под термином «сложные» понимаются показатели, функционально зависящие от нескольких простых, но, отнюдь, не агрегированные показатели, представляющие лишь совокупность более детализированных. Всякая подцель старшего ранга (например, затраты ресурсов) представляет собой агрегированную совокупность ее подцелей младшего ранга.
Полнота «дерева целей» и соответствие рангов подцелей
Полнота «дерева целей» обеспечивается путем: ♦ разбиение исходной цели или очередной промежуточной подцели л-го ранга на наиболее укрупненные, однородные составляющие подцели (п + 1)-го
ранга. Обычно удается выделить от 2 до 5 таких подцелей;
♦ если нет уверенности, что они полностью исчерпывают разделяемую (декомпозируемую) подцель старшего «-го ранга, то кроме выделенных, следует ввести еще одну (резервную) подцель (и +- 1)-го ранга, содержащую «прочие», т.е. неучтенные подцели. В ходе дальнейшей проработки проблемы такие прочие составляющие будут либо конкретизированы, либо исключено из состава дерева целей.
Под нарушением рангов подразумеваются такие ошибки, при совершении которых в одном ряду (под одним рангом) оказываются фактически неравноценные подцели, т.е. несоответствующие одна другой по степени агрегирования элементарных подцелей, по масштабу значимости в общей системе целей [б].
Проверка соответствия рангов подцелей состоит в следующем: из выделенных подцелей (и + 1)-го ранга надо попытаться найти две или несколько таких, которые можно объединить по некоторому общему принципу, но в то же время к этому объединению нельзя отнести остальные подцели. Если такая попытка увенчается успехом, это будет означать, что однородность подцелей будет нарушена и требуется корректировка рангов подцелей [6].
Хороших результатов по полноте выявления подцелей и соответствию их рангов удается достигнуть, привлекая к составлению дерева целей нескольких специалистов (экспертов), каждый из которых строит дерево самостоятельно, а затем участвует в совместном обобщении и уточнении результатов.
Обобщая процесс формирования целей можно сделать следующие выводы:
♦ совокупность целей проблемы имеет иерархическую структуру, построение и анализ которой следует осуществлять методом последовательного разделения (декомпозиции) более общих целей на их составляющие, обеспечивая полноту выявления подцелей и их взаимное соответствие по уровню в иерархии (по рангам);
результаты декомпозиции удобно фиксировать в виде так называемого «дерева целей», которое оформляется либо в виде графа иерархической структуры, либо в виде таблицы, обозначение строки которой определяет место подцели в иерархии;
для проблем, проработка которых осуществляется силами одной организации, декомпозиция целей выполняется главным образом, чтобы обеспечить полное выявление аргументов целевой функции. В таких случаях в состав «дерева целей» следует включать только собственно цели. Выявление и систематизацию путей достижения целей (подпроблем) целесообразно выделить в качестве самостоятельной процедуры, выполняемой после построения «дерева целей» и при условии его использования;
в составе «дерева целей» следует избегать сложных показателей, представляющих собой отношение или другую функцию более простых показателей.