Основные понятие и определения

Система – множество предметов вместе со связями и м\у их признаками

Сложная система – совокупность большого числа взаимосвязанных и взаимодействующих элементов функционирующих с определенной целью.

Предметы – это просто части или компоненты системы. При этом части могут быть безгранично разнообразны.

Признаки – свойства предметов

Понятие системы показывает что существует по меньшей мере 4-св-ва, которыми должен обладать объект, чтобы его можно было считать системой

1)целостность и декомпозиция. система есть прежде всего целостное совокупность элементов. Это означает что с одной стороны система – целостное образование, а с другой в ее составе могут быть выделены отдельные элементы.

При этом следует иметь ввиду что элементы существуют лишь в системе. А вне системы в лучшем случае объекты, обладающие систематическими свойствами. При вхождении в систему элемент приобретает системно-определенное свойство. При этом нужно сказать что элементами сложной системы является ее часть, которая при данном рассмотрении не подвергается дальнейшему делению

2)Связь – система должна иметь наличие существенных устойчивых связей м\у элементами и их свойствами при восходящей по мощности связей этих элементов, с элементами в данной системе. В любой системе устанавливается так же любые связи между компонентами.

Однако с системных позиций значение имеют не любые а лишь существенные связи, которые с закономерной необходимостью определяют интегрированные св-ва системы, что отличает системный от простого конгломерата и выделяет ее из окружающей среды в виде целостного образования. Связь можно определить как физический канал по которому обеспечивается обмен м\у элементами системы с окружающей средой: веществом, энергией и информацией

Отношение – это связь м\у какими либо объектами представленное в абстрактной форме, яв-ся отображением реальных связей.

3)Организация - возникновение организации это формирование существенных связей элементов, упорядоченные распределенных связей и элементов во времени и пространстве.

При формировании связи складывается определенная структура системы, а св-во элементов формируются с еще одним св-м системы: ее интерактивные качества.

4)Интерактивные качества - интерактивными называются такие качества, которые присущи системе в целом но не свойственны и одному из ее элементов отдельности. Наличие интерактивных качеств показывает что св-во системы хотя и зависит св-ва элементов, но не определяются ими полностью. Отсюда возникают 2 важных вывода:

1) система не сводится к простой совокупности элементов

2)Расчленяя системы на отдельной части изучая каждую из них в отдельности нельзя понять все св-ва системы в целом.

W1(P)= 10 / (0,5p-1)

W2(P)= 10

k<1, уст

Структура системы

Есть устойчивая упорядоченность в пространстве и во времени ее элементов и их связей. С.с. отражает порядок вхождения элементов подсистемы затем последовательное объединение подсистем в целостную систему. Эта структура всегда парноиерархического типа и имеет не менее 2-ух уровней:

1. верхний ур. – сама система

2) нижний – элемент.

Классификация вида структур

В зависимости от характера системы элементов и их связей различают следующие виды структур:

1 Сетевая структура 2 Скелетная

3 Иерархическая 4 Комбинированная

В плане пространственной организации различают структуры:

1 – плоские 2 – объемные 3 – рассредоточенные (эл-ты равномерно распред в простр-ве) 4 – локальнососредоточенные

По временному признаку здесь различают:

1- экстенсивные структуры(не происх рост числа эл-в)

2- интенсивные (рост числа связей и их мощи, число эл-в не меняется)

3- редуцирующие (противоположные экстенсивным)

4- деградирующие (против интенсивным)

5- стабильные

Классификация систем

Любая классификация является некой условной моделью представления наших знаний о существующем в природе едином многообразии системы, которая всегда строиться на основе классификационного принципа :

1- целое делится на части по принципу отличия

2- части объединяются в целое по признаку сходства

Вариантов классификации систем большое кол-во но мы рассм. класс-цию представленную на основе след. Предположений:

1- системы делятся на типы в соответствии с характером основных компонентов элементов их отношений

2- каждый компонент системы оценивается по каждому из предлогаемых класс-ционных признаков

3- в пространстве класс-ных признаков получается полные множество, в котором описывается исследуемая система

Для оценки элементов и их отношений выбран след. набор класс-ных оснований.

Классификация:

1 по кол-ву:

• система состоит только из 1го элемента и имеет одно отношение – моносистема

• а противном случае – полисистема

2 по состоянию:

• если система в течении определенного промежутка времени не изменяет своего состояния, то систему считают статической

• а противном динамической

3 по управлению:

• разомкнутые - Если система управляется лишь извне

• замкнутые - если система управляется за счет внутреннего контура управления

• комбинированные - Если же система управляется как извне так и за счет внутренних контуров

4 по структуре:

• открытые - Если в системе есть хотя бы 1 элемент взаимосвязанный с внешней средой.

• Автономные – если нет элементов взаимосвязанных с внешней средой

Понятие автоматизированных систем и их классификация.

Автоматизированная система – это человеко-машинная система, в которой человек выступает соавтором в выборе решений (здесь участие человека обязательно в качестве составной системы).

АСУ (АСУТП, АСУП, АСИ (испытаний), АСОУ(орг. упр.)). АСУ предназначена для автоматизированной обработки информации и частичной подготовки управленческих решений с целью увеличения эффективности деятельности специалистов и руководителей за счет повышения уровня оперативности и обоснованности принимаемых решений.

Различают 2 вида таких систем:

-АСУТП и -АС ОрганизУправления

АСУТП (тех. процессов) – это человеко-машинная система, предназначенная для управления технологическими процессами, для того чтобы осуществить эффективное управление необходимо выявить все параметры, влияющие на данных тех. процесс.

АСОУ как правило создаются для решения комплекса взаимосвязанных осн задач упр-я произв хоз деят-ю.

АСУП – это человеко-машинная система управления предприятием на самом верхнем уровне. АСУП включает в себя системы бухучета, документооборота, советующие системы и т.д.

АСУП предназначена для формирования управляющих воздействий, связанных не с конкретными ТП, а с изменением качества функционирования предприятия в целом.

ПРИМЕРОМ может служить СУ качеством. Отделы предприятия, относящие к этой системе собирают информацию с помощью средств АСУТП, анализируют ее и выдают рекомендацию, например по замене какого-либо технологического оборудования или маршрута обработки.

АСОДУ (ОператДиспетчУпр-я) - упр-е сложн человеко-машинными системами в реальном масштабе времени, к ним относят сист дисптеч упр-я в энергосистемах на железодорожном и воздушном транспорте. Задачами этой сист явл измерение и фиксация значений параметров характериз-ующих состояние контролир-го оборуд-я и сравнение этих значений с заданными границами и информир об отклонениях

АСИ(испытаний) – это комплекс оборудования, предназначенный для проведения заключительного этапа производства некоторой продукции, путем испытания ее на соответствие требуемым параметрам.

АСНИ(научных исследований) – в настоящее время используется как правило для развития научных исследований, в наиболее сложных областях физики, химии, механики и др.

В первую очередь – это система для измерения регистрации накопления и обработки опытных данных, получаемых при проведении экспериментальных исследований, а также ходом проведения эксперимента, регистрирующий аппаратуру и т.д. Во многих случаях для таких систем важной является функция планирования эксперимента. Целью планирования является уменьшение затрат ресурсов и времени на получение необходимого результата.

Как разновидность задачи автоматического эксперимента, можно рассматривать задачу автоматизации испытания.

Отличием от Аси является то, что управляющее воздействие, влияющее на условие эксперимента направлено на создание наихудших условий функционирования управляемого объекта. Не исключая случаи необходимости и аварийной ситуации.

Технологическая схема эксперимента состоит из нескольких циклически повторяемых этапов:

1. Построение мат. модели

2. Разработка алгоритма решения

3. Программная реализация алгоритма

4. Проведение расчетов

5. Анализ результатов

САПР(проектирования) – предназначен для проектирования определенного вида изделий или процессов. Они используются для подготовки и обработки проектных данных, выбора рациональных данных, тех. решений, выполнения расчетных работ, подготовки проектной документации.

В процессе функционирования могут использоваться накапливаемые в ней библиотек стандартов, нормативов, тепловых элементов и модулей, а так же оптимизационные процедуры.

Результатом работы САПР явл соотв стандартам и нормативам комплект проектной документации, в кот зафиксированы проектные решения по созданию нового или модернизации существующего технич обьекта.

Как видно из рисунка детализация любого обьекта имеет иеархический вид, а каждый уровень детализации явл уровнем проектирования или аспектом проектирования.

Ур-и детализации выбираются т.о.чтобы они были обозримы 1м чел-ом.

Различ 2 вида проектирования:

1) проектирование сверху вниз

2)проектирование снизу вверх

Ни один из этих видов проектирования не приминяют на практике в чистом виде. Недостатком проект-я сверху вниз явл то что технич задание может быть не реализуемо из=за отсутсвия соотв компонентов или узлов, а проектирование снизу вверх имеет тот недостаток что можно не получить требуемого кач-ва сис-ы из имеющихся компонентов и узлов.

АИС предназначен для накопления, хранения, актуализации и обработки систиматизированной инфы в какких-либо предметных областях и представления инфы по запросам пользователей.

***АИС (информации)*** может функционировать самостоятельно, либо является компонентом АСУ или САПР. По характеру информационных ресурсов АИС делится на 2 вида:

1. Фактографический

2. Документальный

Фактографический характеризующийся тем, что они оперируют фактическими сведениями,, представленными в виде специальным образом организованных совокупностей формализованных записей денных.

Документированные оперируют не формализованные док-ты произв. структуры с исп-м естеств. языка. Наиболее распр явл информ поисковые сист-ы, кот включают программные средства для организации ввода и хранения инфы, поддержки общения с пользователями, обработки запросов и поисковый массив док-ов.

***АОС(обучающиеся)*** – это система для разработки, модификации и использования обучающих программ, управление учебным процессом в диалоге с обучаемым, сбор и обработка информации. Такая система предназначена для выполнения функции. Этих функций несколько:

1. Передача нового учебного материала от преподавателя к ученику.

2. Обучение решению задач под руководством преподавателя.

3. Проверка знаний, контроль умений по решению задач

-------------------------------------------------------------------------------------

Классификация систем по масштабу применения систем:

1. Локальные (в рамках 1 рабочего места)

2. Местные (в рамках организации)

3. территориальные (в рамках административной тер-ии)

4. Отраслевые ( в рамках отрасли)

Классификация по режиму использования:

1. Системы пакетной обработки (АОС - обучающиеся)

2. Запрос на ответные системы (информационно-поисковые)

3. Диалоговые системы (САПР – проектирования, АСНИ – научных исследований)

4. Системы реального времени.

Содержание выделенных классификационных признаков может быть другим.

1) По субстанциональному признаку

а) естественные сис-мы – существуют в объективной действительности (гравитационная постоянная G, скорость света в вакууме с, постоянная Планка h)

б) концептуальные или идеальные сис-мы – отражают реальную действительность, т.е. объективный мир в) искусственные сис-мы – созданы человеком, такие как организационные или технические

2) По признаку организованности

а) казуальные сис-мы – в них формирование организации есть результат причинно следственных связей. Отличительная особенность: отсутствие целей функционирования

б) вероятностные сис-мы – переход сис-мы из одного состояния сис-мы в другое, определённого какой-то степенью вероятности

в) детермированные - статические и динамические

г) целенаправленные сис-мы – в них основы формирования организации является факторы целесообразности и целопологания. Эти сис-мы способны к выбору своего поведения в зависимости от им внутренне присущей цели (адаптивные, самовоспроизводящие, самосохраняющиеся, социальные и т.д.).

3) По характеру взаимодействия с внешней средой

а) активные – сис-ма которой характерно использование окружающей среды для обеспечения эффективности функционирования б) пассивные – сис-мы для которых обмен с окр.средой ведёт к снижению функциональности

4) По характеру стабильности

а) сатические

б) динамические

5) По признаку сложности

а) простые – сис-мы с небольшим числом элементов и связей, имеющие опред. динамическое поведение.

б) сложные – сис-ма имеющая развитую структуру с большим количеством разнообразием связей и поддающаяся описанию. в) очень сложные – не поддающиеся точному описании.

Понятие функции системмы

Функция – это действия или поведение или деятельность системы Функция элемента возникает, как реализация его системоопределённых свойств и при формировании элемента и его связи в системе.

Функция системы или набор функции и дисфункции элементов её составляющие. Любой элемент обладает огромным кол-вом свойств. Один из этих свойств, при формировании связей подавляется, а другое приобретают ярко выраженный характер. Однако, степень подавления систематизирующих свойств элементов, как правило, не бывает полной. В связи с этим, при формировании сис-мы, возникают не только полезные функции, обеспечивающие сохранность сис-мы и её качественной особенности, но и дисфункции, негативно влияющие на функционирование сис-мы. Основными системными характеристиками функции является 1) совместимость на элементном уровне

2) изменчивость

3) возможность активизации на свойствах элементов

4) интенсивность (выраженность)

5) степень детерминированности

Понятие системы тесно связано с понятием окружающей ее среды. Для системы окружения есть множество предметов вне системы:

1) изменение признаков которых влияет на систему

2) признаки которых изменяются в следствии поведения системы.

Решение задачи отнесения предметов к самой системе или к ее окружению яв-ся в значительной мере произвольной и зависит от целей изучения системы. Общая проблема выделения окружения весьма сложна т.к. для того чтобы указать окружение полностью, необходимо знать все факторы, воздействующие на систему или испытывающие воздействие с ее стороны.

При определении границ системы и ее окружения часто используют метод абстрагирования и идеализации. При использовании этого метода система и ее окружение включает те же предметы, которые кажутся наиболее важными, описывают связи м\у ними более точно и исследуют наиболее интересные признаки, пренебрегая теми, которые не играют существенной роли.

Из определения сис-мы следует, что всякая сис-ма допускает дальнейшее разбиение на подсистемы, т.о. можно сказать что элементы сис-мы сами явл. сис-мами низшего уровня, а переход подсистемы подразумевает множество связей и при этом поведении подсистемы не обязательно подобно исходной сис-мы.

Управление как процесс. Понятие системы управления

Управление – это целенаправленное воздействие на объект для достижения ими желаемого состояния.

Объект управления – это та часть окружающего мира, состояние которой представляет интерес для субъекта в данной ситуации и на к-рую он может воздействовать целенаправленно.

Под целями будем понимать желаемые результаты такие как:

1. взаимодействие субъектов с внешней средой

2. удовлетворение их потребностей

3. поддержание состояния или направленного развития тесно связанных субъектов множеств объектов.

Обобщенно цель можно рассматривать как модель будущего т.к. для того чтобы объекты достигли осуществлять управляющее воздействия, приводящие к планируемым изменениям управляющих параметров в объектах обусловленных цепями или заданных программой.

Система управления – системы любого вида, предназнач для таких воздействий на процессы и объекты которые направлены на достижение определенной цели или совокупности целей.

По характеру объектов процессы управления в сложных системах разделяют на след типы:

1. технологические

2. организационные

3. организационно-технические

к 1му типу относят технологическое оборудование и процессы такие как автоматические линии, транспортные средства цехов. Включая автоматизированные и роботизированные системы.

К 2му типу относят объекты управления рассматриваемые как производственные комплексы и подразделения предприятия – цеха, участки.

Организационная структура управления

Выделяют несколько видов связей, которые присутствуют м\у элементами в структурах управления.

1. линейные связи . Это связи. м\у элементами чисто административными.

2. Функциональные связи в рамках выполнения определен. Ф-ии.

3. Информационные связи. Связи по обмену инф. По одному уровню.

Выделяют несколько видов структуры управления:

1. Линейная структура

Данная структура яв-ся самой простой из всех, когда присутствуют только административные связи. Такая структура еще называется иерархической . Когда у каждого элемента нижнего уровня есть только одна связь с элементами верхнего уровня.

А у элементов верхнего уровня как минимум 2 связи с элементами нижнего уровня.

Достоинством данной структуры яв-ся легкая управляемость, т.у. у каждого подчиненного только один руководитель, а недостатком то что каждый вышестоящий элемент должен быть в курсе всех событий яв-ся специалистом во всех областях касающихся его деятельности

2. Линейно-Штабная структура

Штаб советует специалистов по разным узким областям, они всего лишь советники и ответственности не несут. В данной структуре у каждого элемента верхнего уровня появляется соотв. орган(штаб)преимуществами такой структуры яв-ся возможность принятия более квалифицированных решений, а так же вопросы субординации так же легко как и в линейной структуре, и недостатком яв-ся то что советующий орган(штаб) не за что ответственности не несет ни перед кем.

3. Линейно функциональная

Данная структура является наиболее распространенной при управлении сложными системами.

Достоинства: появление возможности закрепить персональную ответственности с низу до верху в рамках выполнения командной функции.

Недостатки: у нижестоящих элементов в рамках разных ф-ий появилось много начальников и вопросы субординации усложнились. Присутствует высокая загрузка персонала и оборудования.

4. матричная структура

Апрель	конст	Расчетч	Копиров	Машинист
Рук-ль А				+
Рук-ль Б	+	+	+
Рук-ль В				+
Рук-ль Г	+

Данная структура позволяет объединять бюро различных специалистов, у которых свой непосредственный начальник группы, как представлено на рисунке для решения определенной задачи.

Знаком + здесь отмечены те специалисты, кот требуют для выполнения поставленных задач определнному начальнику на данное число.

Достоинством данной структуры можно отнести максимальное использование трудовых ресурсов, а

к недостаткам чрезвычайно сложные вопросы субординации.

Особенностью данной структуры яв-ся то что система может сущь-ть только в НИИ, конструкторских бюро и тд.

Системы управления организационного типа

СУ орг. Типа функционируют в различных сферах человеческой деятельности и предназначены для управления коллективами людей, объединенных в рамках определенных орг. структур (производственных, учебных, социальных и т.д.), предназначенных для достижения каких-либо целей.

В процессе управления осуществляемом СУ орг. типа выделяют 2 стадии:

1. Планирование

2. Управление

Планирование - это процесс заблаговременной подготовки решений о том, что, где, когда и сколько должно быть выполнено, включая обоснование и формирование цели.

Функция планирования является первичной, наиболее сложной и ответственной функцией орг. управления. Включает обоснование целей, их декомпозицию, сроков и средств их достижения и определение оптимальных взаимосвязанных совокупностей работ и планов.

Состав функции планирования определяется след. компонентами:

1. Определение целевого назначения и функциональных обязанностей, а также характера работ на перспективе.

2. Прогнозирование выполнения работ

3. Постановка целей

4. Разработка алгоритма или формирование плана действий по достижению целей.

5. Разработка графика в виде временной последовательности работ по достижению цели.

6. Составление бюджета (расчет объемов затрат и распределение ресурсов по работам)

7. Формирование общих правил действий

8. Формирование целесообразных систематизированных методов выполнения работы.

Управление - возникает на стадии реализации решения при этом могут возникают ситуации, требующие корректировки планового решения. Выявление и устранение таких ситуации называются оперативным управлением.

Общая схема управления имеет вид:

Дальнейшая детализация стадии управления и планирования позволяет выделить внутри них ряд компонент, позволяющих описать «жизненный цикл» управленческого решения, включающий цели выявления, выработку решения и его исполнение.

Структура «жизненного цикла» может быть представлена в виде:

Указанные на схеме элементы опер. управление ОУ образуют последовательную цепочку от выявления ситуаций, требующих корректировок плановых решений до их осуществления.

Они выполняют следующие функции:

1. Функция учета – фиксация результатов реализаций плановых решений.

2. Функция контроля – сопоставление зафиксированных результатов управления и текущего состояния управляемой системы.

3. Функция анализа – изучение и использование результатов контроля для определения необходимости и степени коррекции плановых решений.

4. Функция регулирования – осуществление на основе результатов анализа изменений решения, применяемых на разных стадиях планирования.

Наличие памяти и модели объекта управления позволяет анализировать поведение системы за длительный период времени, включающий ряд циклов управления. Такой анализ дает возможность уточнить определение цели и критериев эффек-ти.