Закон обеспечения необходимого числа степеней свободы системы управления. Система управления должна обеспечить все необходимые степени свободы управляемых систем и процессов. Управляемые системы (цель, предприятие, регион) обладают многообразием содержания направлений и условий деятельности. Число степеней свободы ограничивается рамками законов, нормами исполнительной власти, международными, национальными нормами, обычаи и традиции (включает все сложившиеся устои).

Число степеней свободы управляющей системы всегда должно превосходить число степеней свободы управляемой системы. Иначе становиться тормозом в развитии управления системы. В таком случае система либо разрушается, либо перестраивается

3. Закон необходимого разнообразия систем управления. Необходимое разнообразие должно соответствовать потребностям управляемой системы. С одной стороны системы управления определёнными классами субъектов (биржи, банки, и т.д.) имеют технологическую общность. Но с другой стороны в зависимости от конкретных условий действий необходимы существенные различия систем управления. Факторы:

   • Отраслевые

   • Природно-климатические

   • Этнические

   • Демографические

   • Религиозные

   • Культурные и т.д.

Системы управления должны отличаться внутренней структурой при наличии факторов – формы собственности. Должны соблюдаться нормы, обычаи и т.д.

4. Закон соотносительности управляющих и управляемых систем. Соотносительность означает, что система должна соответствовать друг другу по функциональным и структурным возможностям, уровням, направлений целей и задачам развития.

Функциональная сложность управляемых систем должна соответствовать должна соответствовать функциональной сложности управляющих систем, функциональность которых на порядок выше. Совершенствование управляющей системы должно осуществляться более быстро, чем управляемая.

Лекция 6. (26.10.2012)

Тема 4. Организация процесса исследования систем управления.

1 вопрос. Структура процесса исследования систем управления.

Процесс исследования любых систем неразрывно связан с анализом и синтезом.

Анализ – это процесс, исследования систем управления, основанный на её декомпозиции с последующим определением статических и динамических характеристик, составляющих элементов, рассматриваемых взаимосвязях с другими элементами и окружающей средой.

Цель анализа – детальное изучение системы, для более эффективного пользования по назначению или принятия решения по её совершенствованию или замене.

Общая схема анализа любой системы

А нализируемая система Цель анализа и требования к системе

С войства исследователь Результаты анализа П'=П'н U П'у

Показатели средства, модели, методы

Выражаются в количественных и качественных показателей…

Исследователь с использованием средств модели и методов анализа измеряет показатели П и с учётом заданных требований проводят их оценку. Выделяют показатели Пн – не удовлетворяют поставленным требованиям, и показатели Пу – удовлетворяют показателям с поставленными требованиями.

С труктура процесса анализа

Определение объекта анализа

С труктурный анализ определенение функциональных исследование

обязанностей информационных

характеристик

с труктурный анализ функциональный анализ информационный анализ

Определение показателей

Параметричей анализ

Оценка эффективности

Обобщение и оформление результатов анализа

Задачи анализа:

1. Определение объекта анализа

• определяется анализированная система управления

• формируются цели и задачи управления

• проводится первичная декомпозиция системы, с выделением управляющей подсистемы, объекта управления и окружающей среды

• определяются подсистемы и факторы окружающей среды

• устанавливаются виды и формы воздействия управляющей подсистемы, реакций объекта управления и воздействия окружающей среды

• определение основных требований предъявляемых к системе, формирование алгоритма функционирования данной системы

2. Структурирование –

• Состав системы управления

• Устанавливаются связи и отношения между её элементами

• Результат – различные варианты структур системы, которая позволяет определить характеристики, недостатки элементов и найти пути их устранения

3. Определение функциональных особенностей системы

• Определяется перечень частных задач и фукнций каждого элемента системы

• порядок и взаимодействие

• необходимые входные и выходные данные

4. Исследование информационных характеристик системы

• Поступающие и исходные объёмы информации

• способы передачи и доставки

• качество

• основные направления информационных потоков

5. Определение количественных и качественных показателей системы

• Частные показатели

• Общие показатели – внешние свойства системы и её отдельных элементов

6. Оценка эффективности

• Определение достигнутых результатов

Синтез.

В отличие от анализа, когда исследуется заданная система управления, в процессе

а необходимо создать новую систему путём определения её рациональных или оптимальных свойств и соответствующих показателей.

Цели синтеза системы управления

1. Создание новой системы управления, на основе новых достижений науки и техники

2. Совершенствование существующей системы управления на основе выявленных недостатков, появлении новых задач и требований.

Синтез – это многошаговый оперативный процесс, который включает в себя следующие задачи:

1. Формирование замысла и цели задания системы управления – замысел возникает на основании полученного задания, выделения недостатков существующей системы или появления потребностей или иного научного достижения

2. Формирование вариантов облика новой системы

• происходит на основе анализа

• цели создания системы

• изучения потребностей

• изучения состояния и перспектива аналогичная системе

• формирование каждого варианта облика прописывается математическими моделями

3. Оценка эффективности вариантов и принятия решения о выборе облика новой системы

• Проводится сравнительная оценка эффективности каждого варианта

• Происходит повторная процедура синтеза, которая обладает большей определённостью (с поправкой на первую задачу).

4. Разработка требований к системе управления

5. Разработка программ реализации требований к системе управления

6. Реализация разработанных требований к системе управления

• Моделирование подсистем и системы в целом – цель моделирования – это проверка разных аспектов, в позиционировании разных систем, её устойчивости и внешним факторам и оценка эффективности функционирования в различных средах

• Макетирование системы – задачи:

  • отработка устройств, основанных на новых идеях

• Проектирование системы

  • Включает средства и методы, необходимые для создания системы

• Конструирование системы

  • Определяет пространственно – временное расположение элеметнов системы

• Изготовление системы

• Испытание системы

  • Соотношение системы полученной и целевой функции

• Оценка путей модернизации – при создании системы

• Возвращение к анализу замысла создания системы и перспектив его развития в связи с созданием новой системы

2 Вопрос. Принципы анализа и синтеза систем управления

1. Принцип физичности и его постулаты

Принцип: всякой системе не зависимо от её природы присущи законы (закономерности), возможно уникальные, определяющие внутренние причинно-следственные связи её существования и функционирования.

• Постулат целостности – система должна рассматриваться, как единое целое, т.е. не как множество подсистем, а как целостный объект, допускающий различные варианты разделения на подсистемы.

• Постулат декомпозиции систем – анализ и синтез сложной системы управления, осуществляются путём разделения на подсистемы, располагаемые по уровням – это позволяет снизить уровень сложности исследуемой системы

2. Принцип моделируемости и его постулаты

Принцип: Сложная система может быть представлена конечным множество моделей. Каждая из них отражает определенную грань её сущности.

• Постулат действий – действие для изменения поведения системы, требуется прирост воздействия превосходящего пороговое значение. При этом изменения происходят скачкообразно путём качественного перехода. Порок – функция трёх переменных, таких как количество определённого вещества, энергии и информации. Происходят под воздействием внешней среды.

• Постулат неопределённости – существуют новые неопределённости, в пределах которой свойство системы могут быть описаны только вероятностными характеристиками.

• Постулат дополнительности – сложные системы, находясь в разных средах, в том числе и альтернативные, т.е. не совместимые не в одной из ситуаций по отдельности

• Постулат многообразия моделей – характеристики системы с помощью … моделей

3. Принцип целенаправленности и его постулаты

Принцип: функциональная тенденция, направленная на достижение системой некоторого состояния либо на усиление (сохранение) некоторого процесса.

• Постулат выбора – система обладает способностью выбора …, в зависимости от ситуации, поэтому не возможно однозначно предсказать её действия и предвидеть её состояние.

Лекция 7

Вопрос 3. Структурный анализ и синтез систем управления.

Структура – группа организации системы, способствующая связям элемента, определяющая существование системы как целой и её качественной особенности. Она является относительно устойчивой и упорядоченной.

Сущность структурного анализа: определение статических характеристик системы по известной её структуре.

Объектами исследования структурного анализа являются различные варианты структур, которые формируются в результате декомпозиции системы, и позволяют всесторонне оценить поиск системы. К основным показателям исследуемых структур относятся:

1. Множество выделенных элементов, отношений и связей

2. Характеристики элементов и связей

3. Обобщённые показатели структур, характеризующие их влияние на эффективность системы управления (число уровней управления, структурная устойчивость, экономические затраты на поддержание требуемых структурных характеристик и др.)

Общая процедура структурного анализа включает следующие основные этапы:

1. Декомпозицию системы правления на интересующие исследователя подсистемы и элементы, формирование структур и их описанные.

2. Определение качественных и количественных характеристик (показателей) выделенных структур (оценивание структур)

3. Формирование критериев и оценка эффективности выделения структур

4. Принятие решения о необходимости совершенствования структурных характеристик систему управления.

Структурный анализ систем управления включает решение следующих зада:

1. Оценки определения рационального числа уровней управления

2. Корректировки состава органов управления, отношений и связей между ними

3. Определение предельного числа исполнителей, причиненных органам управления и отдельным руководителям

4. Установление рациональной численности всего управленческого персонала системы при заданном количестве непосредственных исполнителей

5. Оценки и определения мест размещения органов управления для обеспечения требуемой устойчивости и оперативности управления.

Структурный синтез систем управления

При исследовании организационных систем вместо понятия синтез используются такие идентичные понятия как

• Создание

• Проектирование

• Совершенствования

• Реорганизация

• Организация системы

Сущность структурного синтеза – состоит в разработке (создании, проектировании, совершенствовании, реорганизации и организации) системы, обладающей желаемыми свойствами.

Объектами исследования структурного синтеза являются различные варианты, разрабатываемых (создаваемых, проектироваемых) структур системы управления.

Вопрос 4. Функциональный анализ и синтез систему управления

Сущностью функционального анализа является определение динамических характеристик систем на основании принятых алгоритмов её функционирования

Часто проводится вместе со структурным анализом.

Целью функционального анализа является – определение и исследование экономических характеристик, путём изменения процесса изменения, её состояния с течением времени.

В качестве объектов выступают реализуемые системы методов и алгоритмов управления.

К основным показателям процессов функционирования относятся:

1. Продолжительность реализации полного цикла управления

2. Время достижения поставленной цели

3. Степень соответствия полученных результатов цели управления

4. Ресурсы, затраченные на достижение поставленной цели управления

5. Показатели всей совокупности частных задач, решаемых в процессе функционирования системы управления.

Общая процедура функционального анализа включает следующие этапы:

1. Определение и описание общего процесса управления, реализуемого исследуемой системой

2. Декомпозицию общего процесса управления на ряд частных функций (задач, операций), выполняемых элементами системы управления.

3. Определение качественных и количественных характеристик исследуемых процессов и функций управления

4. Формирование критериев и оценку эффективности функционирования системы управления

5. Принятие решения о необходимости совершенствования функциональных характеристик системы управления

Функциональный анализ систем управления включает решение следующих задач:

1. Определение целей управления и построения дерева целей, соответствующего иерархической структуре системы управления

2. Определение перечня и содержания основных задач управления, установление их взаимосвязи по входной и выходной информации

3. Анализ и рациональное распределение функций управления между органами и отдельными руководителями

4. Анализ и определение обязанностей, прав, ответственности и соподчинённости органов и отдельных должностных лиц при решении задач управления

5. Исследование и разработку эффективных методов решения задач управления

6. Обобщение и применение принципов управления, разработанных в ходе исторического развития и соврешенствания исследуемых систем.

Сущностью функционального синтеза является обоснование динамических характеристик системы управления, которые должны обладать желаемыми свойствами

Вопрос 5. Информационный анализ и синтез управления

Сущностью информационного анализа является определение объёма и форма представления информации, методов и средств её передачи, обработки, хранения, ввода и вывода для известной структуры и алгоритма функционировании системы управления

Целью информационного анализа является исследование количественных и качественных характеристик инфомрации. А объектом исследования будут ялвятся информационные потоки и массивы данных, а также методы и средства их передачи, обработки, хранения, ввода и вывода и т.д.

В процессе анализа используются следующие показатели:

1. Объём и скорость передачи информации

2. Достоверность передаваемых сообщений

3. Направление информационных потоков

4. Характеристики методов обработки информации совершаемые при этом ошибки

5. Качественный состав информации

Информационный анализ систем управления включает решение следующих задач:

1. Перечень и содержание используемых в процессе взаимодействия «человек – человек» документов, порядок их оформления учёта и доставки.

2. Методы сбора и обработки неформализованных сообщений

3. Организацию информационного взаимодействия должностных лиц и органов управления в процессе принятия решений и их выполнения

4. Перечень, содержание и формы приказов, докладов и донесений, формируемых в ходе текущего управления

Сущностью информационного синтеза является обоснование необходимого объёма и форм представления информации, методов и средств её передачи, обработки, хранения, ввода и вывода для разрабатываемой структуры и алгоритма функционировании системы управления.

Лекция 8 (23.11.2012)

Тема 5. Методы и методика системного анализа в исследовании систем управления.

1 вопрос. Системный подход: понятие, основные черты, сущность

Системный подход основан на принципах …, например взаимосвязи развития, зависимость-независимость, качественное различие части и целого.

Основные черты системного подхода.

1. Системный подход – это форма методологического знания, связанная с исследованием и созданием объекта как систем, и относиться только к системам.

2. Иерархичность познания, требующая многоуровнего изучения предмета.

3. Изучение интерактивных свойств, закономерностей, и комплексов систем и раскрытии базисных механизмов, интеграции целого.

4. Получение количественных характеристик и создание методов сужающих неоднозначность понятий, определений и оценок.

Системный подход – это подход к исследованию объекта как с системе, в которой выделены элементы и связи, которые наиболее влияют на результаты функционирования системы, и при этом цели каждого элемента определены исходя из главной цели.

Последовательность действий для реализации системных подходов:

1. Сформулировать задачи исследования

2. Выявление объекта исследования как системы из окружающей среды.

3. Установление внутренней структуры системы и выявление внешних связей

4. Определение целей перед элементами исходя из результатов функционирования системы

5. Разработка моделей системы и проведение исследований на эту модель

2 вопрос. Принципы системного анализа.

1. Принцип целостности – целостность в системном анализе носит условный характер, и выражается в определённой мере.

2. Принцип совместимости элементов целого – целое может существовать только тогда, когда совместимы между собой составляющие элементы. Принципом для целого в социальной системе является человек

3. Принцип функционально-структурного строения целого – определение функционального построения системы, и функционального содержания каждого элемента. Особым фактором данного принципа является фактор развитых функций и степени обособления. Это характеризует профессионализм реализации функции. Также необходимо определять наличие дисфункций, которые не соответствуют функциям системы и могут нарушать устойчивость и стабильность системы управления.

4. Принцип развития – система управления всегда находиться на определённом уровне и этапе своего развития. Здесь необходимо определять тенденции развития и строить экстраполяции на будущее.

5. Принцип лабиализации функций – это возможность изменения функции системы управления, приобретение новых и стабильность внутренних функций, их составы и структуры

6. Принцип полифункциональности – в системе управления могут существовать функции, соединённые по определённому признаку, для получения какого либо эффекта,

7. Принцип итеративности – любое исследование является процессом, и включает последовательность операций, использованных методов, и оценка результатов.

8. Принцип вероятностных оценок – носят вероятностый характер, …, поэтому здесь применяют методы статистического анализа, расчеты и т.д.

9. Принцип вариантности – проявляется в нескольких рабочих гипотез или концепций.

3 вопрос. Классификация методов системного анализа.

Для принятия решений необходимо:

1. Определить область проблемы принятия решения (определить проблемные ситуации)

2. Выявить факторы, влияющие на решения проблемы

3. Подобрать приёмы …, позволяющие решить эту задачу

Для принятия решения необходимо получить выражение, связывающие цель со средствами её достижения. Такое выражение называют функцией цели, либо критерий, либо показатель эффективности, либо целевая функция.

Алгоритм решения проблемы (задачи)

П роблема (задачи)

Е сть ли закон, связывающий цель и средства?

НЕТ ДА

Установлены ли закономерности, Применить

с вязывающие цель и средства? Закон

НЕТ ДА

Выбрать или построить теорию, использовать

с одержащую утвреждения и правила, закономерности

п озволяющую определить связть цели и средств .

П остроена ли теория?

НЕТ ДА

Выдвинуть гипотезу, построить модель, Использовать

п ровести моделировании теорию

Получить результат решения задачи

Для того, что бы решить проблемы, необходимо построить систему анализа.

Методы системного анализа системы упралвения

Методы, основанные из использовании знаний и инструкции специалистов

Методы, формализованного представления систем

Комплексные методы

Тайна «мозговой атаки»

Тайна « сценариев»

Аналитические

Статические

Экспертные

Теоретико-множественные

Тайна «дельфи»

Морфологический подход

Логические

Лингвистические

Деловые игры

Метод реализации матриц

4 вопрос. Методика системного анализа

Применяется в тех случаях, когда на начальном этапе нет достаточных сведений о проблемных ситуациях, позволяющих выбрать метод, постройки математической модели, или применить один из подходов к моделированию. В этом случае необходимо:

1. Анализирование объекта представить в виде системы

2. Приберечь для анализа объекта специалистов различных областей знаний

3. Необходимо организовать процесс, коллективного принятия решения, с использованием кратных методов моделирования, и методов и факторизации лиц, применяющих решения. Для организации такого процесса определяют последовательность этапов, и методов для выполнения этапов, и предусматривают возможность возврата к предыдущему этапу.

Такая последовательность выделенных и упорядоченных этапов, рекомендованы методами их выполнения, представляют собой методику системного анализа. Главной целью методики системного анализа является организация процесса принятия решения в сложных проблемных ситуациях.

В экономических системах она может применяться для решения следующих проблем:

1. Анализ цели системы

2. Формирование основных направлений развития организации

3. Выбор структуры плана

4. Разработка либо совершенствование организационной структуры управления.

5. Организация процесса принятия решения по управленческой задаче.

6. Организация процесса реализации решения

Методик системного анализа:

1. Методика ПАТТЕРН (1963г.). Достоинство – хорошо развитая система критериев оценки. Недостаток – слабо разработаны методики структуризации.

2. Метод «дерева целей» (Ю.И.Черняк)

3. Методики, разработанные на основе философских концепций:

   1. Методика, базирующаяся на двойственном определении системы – структурно-функциональный подход;

   2. Методика, основанная на концепции системы, учитывающей среду и целеполагание – структурный подход;

   3. Методика, базирующаяся на концепции деятельности – функциональный подход.