1.5. Система управления как объект исследования. Типовые представления систем управления

Под системой управления понимают совокупность действий, необходимых для согласования совместной деятельности людей. Эта совокупность должна обладать всеми вышеперечисленными свойствами системы. И в реальной действительности она ими обладает. Но в исследованиях мы не всегда это видим и учитываем.

При управлении в сравнительно крупных масштабах все действия группируются по функциям, которые для их успешного осуществления (профессионализм, накопление опыта, создание необходимых условий и пр.) организационно обособляются в звенья, связанные потребностью иметь определенный результат и достигать определенную цель. Исходя из этого, можно определить понятие системы управления следующим образом: совокупность звеньев, осуществляющих управление, и связей между ними.

Действительно, при малых масштабах система управления характеризуется комплексом действий, из которых складывается непосредственное воздействие на управляемый объект. Именно факт воздействия характеризует в этом случае связанность и целостность этих действий, реальность управления. Они закрепляются как статическая основа деятельности менеджера, в чем и находит свое выражение формирование системы управления. Такое понимание системы управления наиболее ярко выражается в малом предпринимательстве, в управлении сравнительно малым предприятием, где есть только менеджер и небольшая группа производственных работников. Так понимается система управления при выделении ее в рамках отдельного подразделения (система управления отделом, бригадой, лабораторией, подразделением и пр.).

Если управление осуществляется в достаточно крупных масштабах, если существует разделение управленческой деятельности между должностными лицами или специализированными подразделениями, система управления предстает в виде совокупности различных звеньев, связанных между собой определенным образом. Звенья системы управления выделяются по специфике, объему и масштабу полномочий, трудоемкости работы, равномерности распределения нагрузки, квалификационным требованиям к персоналу, информационному обеспечению, возможностям территориального размещения сотрудников.

Всю совокупность целей системы управления можно разделить на четыре блока: а) экономическая цель - получение расчетной величины прибыли от реализации продукции или услуг; б) производственно-коммерческая цель - производство и реализация продукции или услуг в заданном объеме и с заданной ритмичностью (обеспечивающие экономическую цель договорные обязательства, госзаказы и пр.); в) научно-техническая цель - обеспечение заданного научно-технического уровня продукции и разработок, а также повышение производительности труда за счет совершенствования технологии; г) социальная цель - достижение заданной степени удовлетворения социальных потребностей работников [3, с.42]. В настоящее время в качестве генеральной цели правомерно рассматривать экономическую цель.

Все эти факторы в их совокупности и сочетании влияют на формирование и выделение звеньев системы управления, ее структуру, целостность и другие признаки.

Звенья, составляющие систему управления, различны. Они отличаются главным образом комбинацией функций и полномочий управления. Они же определяют и важнейшие связи соподчиненности, координации, согласования, консультаций, информирования и пр.

Состав подсистем системы управления организации:

1. Линейное руководство.

Функциональные подсистемы управления

2. Управление конструкторской подготовкой производства.

3. Управление технологической подготовкой производства.

4. Управление инструментальной подготовкой производства.

5. Управление ремонтным обслуживанием производства.

6. Управление энергетическим обслуживанием производства.

7. Управление стандартизацией.

8. Управление метрологическим обеспечением производства.

9. Управление транспортным обслуживанием производства.

10. Управление рационализацией, изобретательством и патентоведением.

11. Управление механизацией и автоматизацией производства.

12. Управление техническим контролем и испытанием.

13. Управление капитальным строительством.

14. Оперативное управление и планирование производства.

15. Оперативное регулирование и диспетчирование производства.

16. Управление перспективным и текущим технико-экономическим планированием

17. Управление трудом и заработной платой.

18. Управление нормированием.

19. Управление трудовой мотивацией.

20. Управление финансовой деятельностью.

21. Управление учетом и отчетностью.

22. Управление экономическим анализом.

23. Управление материально-техническим снабжением.

24. Управление внешней кооперацией и комплектованием.

25. Управление сбытовой деятельностью.

26. Управление работой с персоналом.

27. Управление подготовкой, переподготовкой и повышением квалификации персонала.

Обеспечивающие подсистемы управления

28. Правовое обеспечение управления.

29. Информационное обеспечение управления.

30. Обеспечение техническими средствами управления.

31. Обеспечение регламентирующей документацией.

32. Нормативное обеспечение управления.

33. Делопроизводственное обеспечение управления.

34. Хозяйственное обеспечение управления.

Целевые подсистемы управления

35. Управление выполнением плана производства и поставок продукции.

36. Управление обеспечением качества продукции.

37. Управление ресурсами.

38. Управление развитием производства.

Звенья системы управления могут быть линейными, функциональными, линейно-функциональными, функционально-линейными. Комбинация различных звеньев в системе управления определяет разнообразие ее типов.

В зависимости от того, из каких звеньев строится система управления и как эти звенья располагаются относительно друг друга (статусное взаимодействие), как строятся связи между ними, можно выделить системы управления аналогичного названия: линейного, функционального, линейно-функционального и функционально-линейного типов.

Особой формой сочетания функций и полномочий в деятельности звена системы управления, допускающей двойную, но разделенную подчиненность звена, являются матричные системы управления. Они оказываются наиболее эффективными в условиях диверсификации производства или услуг. Их достоинством являются также гибкость и адаптивность, сочетание широкой и узкой специализации персонала, оперативное реагирование на проблемы, эффективное использование высококвалифицированных специалистов.

Система управления должна быть предметом специального проектирования, которое надо осуществлять на основе исследования ее характеристик, а также изменяющихся условий и потребностей управления.

При ИСУ желательно пользоваться показателями ее состояния, функционирования и развития. Не все показатели могут иметь строго расчетную форму. На практике приходится пользоваться и показателями экспертных, эвристических, социологических, тестовых оценок.

Наиболее общими показателями системы управления являются: состав и структура функций управления, звенья и их распределение по ступеням иерархии, структура системы управления, величины звеньев, технология управления, распределение полномочий (централизация управления), информационное обеспечение, квалификационные требования, использование технических средств, управленческие решения, равномерность нагрузки. В этих своих характеристиках система управления и предстает в качестве объекта исследования.

Итак, система управления - это:

• совокупность отношений управления в социально-экономической системе (организации);

• система действий менеджера по реализации воздействия;

• совокупность взаимосвязанных звеньев, в том или ином виде участвующих в процессе управления.

Но системное представление объекта исследования должно быть дополнено системным подходом к самому исследованию. Иначе может оказаться, что в процессе исследования мы превратим объект из системы в конгломерат элементов, свойств, аспектов и признаков.

Исследование невозможно без типовых представлений процессов, объектов или субъектов. Типовые представления систем управления - это минимальный объем информации о системах управления, позволяющий корректно решать задачи их исследования выбранными методами.

Исследователь должен обладать определенной информацией о функциях, структуре, параметрах и других характеристиках объекта. В этих целях во всех отраслях науки и практики используют (осознанно или неосознанно) типовые представления, являющиеся многофункциональным инструментом исследования. Типовые представления находят применение в качестве:

- "формы" ("оболочки") на этапе сбора информации для проведения исследований. При отсутствии необходимой информации невозможно проводить исследование систем управления. Это связано, в частности, с тем, что для каждого из методов, типов моделей, используемых для контроля, диагностики проблемы, прогнозирования и планирования, требуется определенный объем информации об объекте и предмете исследования;

- основы метода исследования. Так, например, при контроле и диагностике они могут определять последовательность исследования отдельных частей целого;

- основы проверки истинности результата исследования. Два типовых представления одного объекта могут позволить получить искомый результат различными методами и провести их сравнение (прямую верификацию);

- информационной базы, основания для проведения исследований по аналогии;

- информационной основы проведения сравнительных исследований систем управления на различных иерархических уровнях (функции, структура, элементы, связи и др.) [1, с.160].

Исследователю приходится искать компромисс между двумя рисками: первый - отбросить полезную информацию; второй - понести излишние затраты времени и средств на обработку несущественных данных.

В процессе анализа исследуемых объектов и процессов типовое представление может быть основой, которая позволяет использовать принцип аналогичности (т.е. постоянную ориентацию на объект-аналог с известной исследовательской моделью). Без некоторой типизации представлений объектов исследования и объекта, рассматриваемого в качестве аналога, это невозможно.

Кроме того, типовые представления открывают возможность применять при исследовании и моделировании некоторый абстрактный типовой аналог с унифицированным набором исходных данных и связанных с ним приемов диагностики и прогнозирования. Это, с одной стороны, позволяет обеспечить достаточность информации для диагностики проблемы и исследования состояний объекта управления, а с другой, - минимизировать объем исходных данных. Практическая польза типовых представлений состоит в сокращении затрат на выбор метода исследования, прогнозирования, разработку прогнозной модели и др.

Типовые представления можно разделить на два класса: кибернетические (абстрагирующиеся от структуры представляемого объекта) и некибернетические (учитывающие структуру объекта). Основными требованиями к объему информации при типизации представлений субъектов, объектов и процессов являются, с одной стороны, достаточность для разработки модели и решения поставленной задачи и, с другой стороны, минимальный объем информации (минимальная размерность модели).

Наиболее часто при диагностике проблемы, прогнозировании и решении задач технико-экономического анализа используют следующие, отражающие структуру объекта типовые представления:

• функционально-декомпозиционное представление;

• представление в виде контуров обслуживания;

• агрегативно-декомпозиционное представление,

а также не учитывающее структуру

• представление в виде модели "параметр - поле допуска" кибернетического типа [1, с.161].

Функционально-декомпозиционное представление следует за предметным описанием системы управления. Исходя из располагаемой на ранних этапах разработки информации, в него целесообразно включить сведения об условиях и целях функционирования, то есть о выполняемых функциях. При таком представлении узловым является понятие "функция сложной системы". Выделяют три типа таких функций. Обозначим {F} -конечное множество функций системы, выделив в нем три непересекающихся подмножества: {F^T} - подмножество функций цели; {F^Y} - подмножество функций адаптации; {F^V} - подмножество функций живучести.

Функцией цели F_i^T называют однозначное отображение i-го элемента K-разбиения множества условий эксплуатации Y_i  Y ; Y_i  Y_j = 0, в соответствующий элемент P_i множества {P} целей функционирования:

Перечень функций цели системы удобно задавать в виде таблицы функциональных отображений. В первом столбце такой таблицы помещают номера функций цели, во втором - формальное описание i-го элемента K-разбиения множества условий эксплуатации, в третьем - описание i-ой цели функционирования. В четвертом столбце может помещаться время реализации функций цели.

В предметном смысле функция цели агрегирует все то, что должна сделать система для достижения цели функционирования, и то, с какими параметрами она должна это сделать. В процессе работы системы любая из функций может принимать два значения: 1 - при нормальном функционировании, 0 - в противном случае.

Кроме того, могут изменяться условия функционирования или состояния системы вследствие отказа подсистем.

Функцией адаптации F_ij^Y называют отображение изменения условий функционирования в изменение цели функционирования:

где t - момент изменения условий функционирования;

t_ц - интервал времени системного выбора цели системы,

соответствующей условиям функционирования;

t_р - интервал времени реконфигурации функции цели.

Условия функционирования системы могут изменяться естественным образом (например, погодные) и в результате случайных или умышленных действий человека (например, рыночных стратегий конкурентов).

Функцией живучести F_ij^V называют отображение изменения состояния системы вследствие отказа или повреждения подсистем в изменение цели ее функционирования:

где T , T_ц , T_р - обозначения, аналогичные ранее введенным; в общем случае t  T ; t_ц  T_ц ; t_р  T_р.

Подмножества функций адаптации и живучести могут быть заданы в виде квадратных таблиц, номера строк и столбцов которых соответствуют номерам функций цели. В пересечении строки и столбца проставляют "+1" (или параметры агрегата, обеспечивающего переход), если возможен переход от выполнения функции цели с номером строки к выполнению функции цели с номером столбца, и "0" - в противном случае. Названные таблицы функций адаптации и живучести задают отношения достижимости функций цели по условиям применения и живучести соответственно.

В таблице функциональных портретов (таблице функций и элементов) фиксируют участие подсистем в реализации определенных функций цели системы. Номера строк этой таблицы соответствуют номерам функций цели, а номера столбцов - номерам подсистем. В пересечении строки и столбца проставляют "+1", если подсистема участвует в реализации функции цели с номером строки, и "-1" - в противном случае. Вместо "+1" могут проставляться характеристики подсистемы, важные с точки зрения задачи исследования (например, занимаемые площади и(или) объем финансирования системы).

Пример фрагмента таблицы функциональных портретов (функции и элементы) гипотетического бизнес-центра приведен в таблице 1.1.

В состав функционально-декомпозиционного представления может включаться и другая информация о системе, необходимая для решения поставленных задач исследования, прогнозирования. Например, кроме перечисленных характеристик, в функционально-декомпозиционное представление может входить модель изменения важнейших параметров, а также допущения в свойствах системы.

Таблица 1.1

Фрагмент таблицы функциональных портретов (функции и элементы) гипотетического бизнес-центра [1, с.163]

	ЭЛЕМЕНТЫ
ФУНКЦИИ	Используемые площади		Грузовые автомобили	Легковые автомобили
1.Выставочная торговля	500 м2	2000 м2	2		2
2.Офисный центр	350 м2	1000 м2	-		-
3.Гостиничное обслуживание	-	500 м2	-		5
4.Презентации + пресс-конференции + переговоры	-	650 м2	-		1
5.Расчетно-кассовое обслуживание	-	500 м2	-		1

Основными преимуществами такого представления являются: относительно небольшой объем исходной информации и возможность выделения элементов (или групп оборудования), которые отвечали бы за осуществление переходов от выполнения одной функции к другой, а также простота выделения действий, необходимых для этого. Такие свойства типового представления позволяют проводить анализ сверхсложных систем, систем на начальных стадиях разработки, при экспресс-анализе вариантов развития и операций.

Следующее типовое представление системы управления - представление в виде контуров обслуживания.

Контуром называют набор взаимосвязанных элементов, функционирование которых направлено на реализацию алгоритма решения задач управления одним из процессов в системе. При использовании многоконтурного подхода система рассматривается в виде взаимосвязанной совокупности технологических процессов, заданных графом G(J,Т), где J - множество процессов, Т - множество технологических связей между J.

Задают структуру многоконтурной системы следующим образом:

S = {S_а , S_ф , S_и , S_т , S_тп},

где S_а - алгоритмическая структура;

S_ф – функциональная;

S_и – информационная;

S_т – техническая;

S_тп - топологическая структура.

Они определяют, соответственно, взаимосвязанные наборы алгоритмов решения задач управления, функции информационных массивов, технических средств для выполнения функций контуров управления и обеспечения связи между ними.

Каждая из функций цели или(и) функций адаптации и живучести сложной системы могут быть представлены в виде некоторой совокупности контуров обслуживания.

При агрегативно-декомпозиционном представлении рассматривается абстрактная схема функционирования сложной системы, центральным звеном которой является агрегат (рис. 1.6).

Рис. 1.6. Представление системы в виде агрегата

В каждый момент времени t, принадлежащий интервалу [0,], агрегат находится в одном из возможных состояний Z(t).

Состояние агрегата в фиксированный момент времени t  t₀ определяется предыдущим состоянием и управляющим воздействием g(t) в соответствии с оператором переходов H с использованием зависимости:

Z(t) = H [Z(t₀), g(t)].

Агрегат имеет входные контакты. На них поступают входные сигналы x(t), которые в соответствии с оператором выходов G преобразуются в выходные сигналы:

y(t) = G [Z(t), x(t)].

Агрегатное представление наиболее наглядно и поэтому наиболее часто используется в настоящее время. В качестве агрегата рассматривают станок, группу оборудования, звенья управления, предприятие. При большом числе агрегатов такое представление становится труднообозримым.

Эти типовые представления образуют некоторую иерархию, чем-то напоминающую известную игрушку - "матрешку": функция сложной системы включает в себя соответствующий набор контуров обслуживания, а каждый из контуров обслуживания состоит из некоторой совокупности соединенных определенным образом агрегатов.

Каждая из функций цели или(и) функций адаптации и живучести сложной системы может быть представлена в виде некоторой совокупности контуров обслуживания. Принципиальным отличием функционально-декомпозиционного представления является возможность выделить как контуры целевого управления, так и контуры управления адаптацией и живучестью. Это, в частности, может позволить исследовать (и снизить) вероятность взаимосвязанных (каскадных) отказов, возможность шпионажа с использованием компьютерных сетей и пр.

Пример. Функция цели гипотетического ВУЗа - подготовка экономистов - может быть представлена в виде совокупности контуров: управления набором студентов (деканат - приемная комиссия - кафедры); управления качеством подготовки специалистов (деканат - кафедра - учебно-методическое управление ВУЗа - редакционно-издательский отдел); контур диспетчирования занятий (бюро расписаний - деканат - кафедра); контур управления профессорско-преподавательским составом (отдел кадров - кафедра - деканат - институт повышения квалификации ВУЗа) и др. В скобках перечислены агрегаты, входящие в соответствующие контуры.

Агрегат (высшего уровня иерархии) - кафедра - состоит из агрегатов низшего уровня: преподавателей, технического персонала, оргтехники, помещений, мебели и др.

Кибернетическое представление в виде модели "параметр - поле допуска" часто используют для контроля элементов, а совокупности контрольных операций элементов - в диагностических исследованиях систем управления.

При таком представлении считают, что система управления (объект исследования) обладает определенными выходными параметрами. Совокупность значений этих параметров П_i(t), где i = 1, ... , n, определяет работоспособность системы. Условие работоспособности соответствующего объекта исследования, его элементов имеет вид

П_iН (t)  П_i (t) П_iВ (t),

где П_iН, П_iВ - нижний и верхний допуски на i-й параметр.

Эти допуски в количестве, равном 2n, образуют некоторое пространство, являющееся n-мерным прямоугольным параллелепипедом. Выход i-го параметра за пределы оговоренных допусков переводит объект управления в области недопустимых или неуправляемых состояний.

Это представление не описывает структуру объекта, и поэтому оно может быть использовано для контроля. Для диагностики состояний объекта можно использовать последовательность процедур контроля элементов.

Примерами типовых представлений вида "параметр - поле допуска" являются: бухгалтерский баланс, бланки таблицы статистической отчетности.

При практическом использовании рассмотренных представлений в исследовании должны быть учтены следующие факторы: цели и задачи исследования; объем информации; имеющиеся в распоряжении ресурсы (время, средства и пр.) для решения стоящей задачи.

При исследованиях, анализе объектов высокой сложности рекомендуют разрабатывать его представления последовательно, начиная с более общих (предметное, функционально-декомпозиционное, контурами обслуживания, агрегативно-декомпозиционное, "параметр - поле допуска"), обеспечивая таким образом постепенное и управляемое наращивание информации об анализируемом объекте.

В целом типовые представления обеспечивают необходимой информацией логические, сравнительные и формальные ИСУ с использованием разнообразных методов и моделей.