“Мыслящий человек ошибается в особенности тогда, когда он допытывается связи причины и следствия; то и другое составляет вместе неделимый феномен. Кто в состоянии признать это, тот на правильном пути к деятельности, к делу”.

В. Гете

Глава 4. Системные аспекты управления

4.1. Развитие и управление

Любая динамическая система способна изменять свое состояние. Внешне эти изменения сопровождаются:

- появлением новых связей и исчезновением старых;

- изменением типа связей и структуры;

- изменением элементного состава и формированием новых подсистем;

- расширением функций и т.п.,

что находит отражение во всех описаниях системы. Сами же изменения могут происходить в результате развития системы и в процессе управления.

Развитие (в аспекте генетико-прогностического описания) предполагает изменение морфологии, расширения функций, увеличение ресурса и повышение эффективности проявления системы в Окружающей Среде. Развитие направлено на совершенствование системы или на реализацию программы ее существования.

Управление связано с формированием процессов, определяющих целенаправленное поведение системы в рамках имеющегося ресурса; при этом неизменными остаются информационное и морфологические описания (в отношении элементного состава).

Различают “внешнее” и “внутреннее” управление. Внешнее управление осуществляется со стороны другой системы или среды, а внутреннее управление происходит со стороны одной из подсистем, поэтому выделяют управляющую и управляемую подсистемы (системы) (рис. 4.1). Часто их функции воздействия друг на друга весьма сложно переплетаются, особенно в биологических и биотехнических системах.

Характерной особенностью управляемой системы является ее способность изменять поведение, местоположение, переходить в новое состояние под влиянием различных управляющих воздействий - команд, поступающих от управляющей системы. При этом всегда подразумевается наличие некоторого заранее определенного множества возможных состояний, положений, форм поведения управляемой системы, из которых осуществляется выбор. Таким образом, управление связано с целенаправленным выбором из этого множества.

Переход системы из одного состояния в другое является процессом, а совокупность процессов составляет сущность управления, при этом управление обязательно предусматривает наличие управляющего канала.

Свойством управляемости обладают не любые системы. Необходимым условием хотя бы потенциальной управляемости обладают только т.н. “организованные” системы, отвечающие принципу организованности, т. е. обладающие определенной структурой, целесообразным составом элементов и наличием необходимых связей между ними (см. главу 2).

Управление связано с реакцией на воздействия, для чего необходима связь между управляющей и управляемой системами (подсистемами). Связи, как было отмечено в главе 3, могут быть вещественными, энергетическими и информационными для передачи соответственно вещественных, энергетических и информационных воздействий. Для сложных, высокоорганизованных систем характерны информационные воздействия, которые содержат:

- осведомительную информацию, необходимую для принятия решений;

- управленческую (управляющую, командную) информацию, содержащую команды, в соответствии с которыми осуществляется переход в новое состояние.

Осведомительная информация о режимах работы, состоянии, параметрах и т. д. направляется от управляемой подсистемы к управляющей подсистеме, которая может также получать информацию о параметрах ОС, через афферентные связи от рецепторной подсистемы, которая может быть достаточно разветвленной. При необходимости управляющая подсистема корректирует состояние управляемой подсистемы путем подачи в нее команд. Команды поступают через эфферентные связи на эффекторную (исполнительную) подсистему, входящую в состав управляемой (иногда управляющей) подсистемы и содержащую механизмы выполнения команд.

Формированию управленческой информации предшествует процедура обработки осведомительной информации (для этих целей служит рефлексивная подсистема). В сложных системах процесс переработки информации может быть многоступенчатым, включающим сбор информации, ее кодирование, отбор и классификацию, передачу, декодирование, отображение, хранение и т. д.

Управление предопределено целевой функцией системы. Зависимость управляющего действия от состояния системы и среды определяет закон управления, который задает по существу способ достижения этой функции. Его можно выразить, в математической, логической или лингвистической формах; способ его формирования зависит от типа и свойств системы.

Законы управления чрезвычайно разнообразны, их сложность изменяется в широких пределах. Вместе с тем, самые сложные законы управления могут быть представлены последовательностью сравнительно простых единичных фактов, фактов переработки "порций" управленческой информации, эта последовательность определяет алгоритм управления. Время от поступления очередной порции информации до формирования управляющей команды называется длительностью цикла управления T_У. Эта длительность не должна превышать времени T_Д допустимого принятия решения в соответствии с условиями работы системы, т.е. T_У<T_Д. Иначе возникает эффект запаздывания, приводящий к рассогласованию поступающих команд и реального состояния системы, что может привести к ее гибели.

Длительность цикла управления складывается из нескольких составляющих:

T_У = t_П +t_А +t_К,

где t_П – время поступления всей осведомительной информации; t_А – время анализа этой информации; t_К – время для принятия решений и передачи команды на исполнительную подсистему.

Если принятие решений зависит от человека, то уменьшение времени T_У связано с решением ряда технических проблем, среди которых - минимизация осведомительной информации (поиск наиболее информативных для решаемой задачи данных), оптимизация устройств отображения и пультов управления, обучение человека навыкам мыслительной работы по анализу информации и принятию решений и т.п. Методы решения этих проблем на сегодня достаточно эффективны, однако у человека существуют естественные ограничения по скорости переработки информации и формированию решений, а также скоростные ограничения при передаче принятых решений в исполнительные подсистемы, не позволяющие значительно сокращать время T_У (см. главу 9).

Управляющая информация может формироваться по ходу изменений ситуации на основании апостериорной информации о внешней среде и информации о внутреннем состоянии системы или заранее, когда на основании априорной информации предсказывается развитие ситуации. Возможен смешанный способ формирования управляющих сигналов.