Раздел 5 Управления в условиях неопределённости
Лекция 13
5.1. Сущность проблем и постановка задач
Управление реализуется посредством реализации различного рода управляющих воздействий. Осуществляются названные воздействия на основе «обратной связи». Проблема состоит в том, что обратная связь несколько запаздывает относительно фактов осуществления элементов процесса. При этом, непредсказуемые реакции системы часто связаны не с ошибочным управлением, а с воздействиями окружающее следы или нестабильных качеств самой системы.
А это значит что в системах управления, для компенсации случайных возмущений должны быть заложены соответствующие алгоритмы реакций в пределах: от аварийной остановки до корректных поправок в управлении, стабилизирующих работу управляемой системы.
Реализация управления является непрерывным процессом, целью которого является достижение тех или иных предсказуемых и продуктивных результатов, при обеспечении стабильных характеристик реализуемых процессов.
Задача состоит в том, чтобы всегда адекватно реагировать, на неожиданные воздействия со стороны внешней среды и внутренние сбои управляемого процесса. Непредвиденные нарушения режима процессов, из-за действия случайных возмущений, должны быть немедленно компенсированы защитными управляющими откликами системы управления.
Необходимо считать закономерным, что в управлении системой всегда возникают и действуют множество различных «возмущающих» факторов различной природы. Это могут быть экстремальные факторы, аварийного масштаба, а могут быть факторы неопределённости, связанные с реализацией вероятностного характера процесса, что вполне нормально и предсказуемо.
В условиях активного управления, ориентированного на экономический результат, на выгоду, на опережение субъекта-соперника в конкуренции, необходимо, в равной степени, заниматься как обеспечением заурядной стабильности, так и вопросами инновационного управления системами. Системы могут испытывать также давление в виде внешних воздействий, прямо не связанных с настоящим внутренним устройством систем, которые могут быть вполне управляемыми и стабильными. В таких ситуациях говорят: «у нас проблема»
Термин «проблема» (от греч. рroblеmа — задача) в широком смысле — это сложный теоретический или практический вопрос, требующий изучения, разрешения, либо противоречивая ситуация, возникающая из-за противоположных позиций в объяснении каких-либо явлений, объектов, процессов и требующая адекватной теории для ее разрешения.
Вся история познания представляет, по существу, историю преодоления познавательных проблем, которые социальная практика непрерывно ставит перед человечеством.
По этому поводу советский психолог А. Рубинштейн заметил: «Думать человек начинает тогда, когда у него появляется потребность что-то понять.
69
Мышление всегда начинается с проблемы или вопроса, с удивления или недоумения, от противоречия. Этой проблемной ситуацией определяется вовлечение личности в мыслительный процесс; он всегда направлен на разрешение какой-то задачи”. Итак, проблемные ситуации возникают в процессе познавательной деятельности субъекта, направленной на некий объект, когда субъект встречает какое-то затруднение, преграду. Преграда может быть самой различной природы: это и недостаток или несоответствие знаний, средств и способов их применения, и необходимость произвести какие-то неизвестные действия для достижения цели или сделать выбор между несколькими объектами. Возникает ситуация, которую принято называть проблемной.
Проблемная ситуация — это “разрыв” в деятельности, “рассогласование между целями и возможностями субъекта», т.е., условия, порождающие проблему.
Условия появления проблемы — это объективно возникающие противоречия между теми или иными действиями, в частности из-за незнания способов их выполнения; между потребностями в новых знаниях и их недостаточностью.
Типичные проблемные ситуации:
- результаты деятельности не соответствуют желанным целям;
- ранее выработанные, теоретически обоснованные и практически проверенные методы решения не дают должного эффекта или не могут быть использованы;
- в практической деятельности обнаруживаются факты, которые не укладываются в рамки существующих теоретических представлений;
- одна из частных теорий вступает в логическое противоречие с более общей теорией или другими областями жизни в пределах данной отрасли знаний.
В настоящее время единой классификации проблем не существует. Тем не менее, в научных работах выделяют две категории проблем: стабилизации и развития.
Проблемами стабилизации называются такие, решение которых направлено на предотвращение, устранение или компенсацию возмущений, нарушающих текущую деятельность системы. К решению проблем стабилизации относится такая совокупность мер, которые без изменения основных характеристик системы корректируют процессы текущей деятельности. При этом учитываются изменяющиеся условия протекания установившегося производственного процесса (в том числе возникающие дополнительные возможности использования ресурсов) и колебания потребности в продукции, в том числе ее различных сортовых разновидностей.
На уровне предприятия, подотрасли и отрасли решение этих проблем обозначают термином производство, понимая под ним совокупность мер по управлению основным и вспомогательным производствами, материально-техническим снабжением и сбытом, а также по их текущему планированию.
Проблемами развития и совершенствования систем называют такие, решение которых направлено на повышение эффективности функционирования за счёт изменения характеристик объекта управления или системы управления объектом.
Решение этих проблем можно рассматривать как совокупность мер по переводу системы из исходного состояния в новое, отличающееся, от прежнего, лучшими техническими характеристиками, лучшей организацией.
На решение проблем развития и совершенствования систем направлено перспективное планирование, управление научно-исследовательскими и опытными
70
работами, проектирование, капитальное строительство, обеспечение технического и организационного прогресса, в том числе внедрение новой техники, планирование и реализация организационно-технических мероприятий, весь комплекс работ по совершенствованию планирования и управления.
При подходе к решению проблемы, как к созданию чего-то принципиально нового, процесс решения становится значительно сложнее.
Здесь нельзя ограничиться описанием ситуации. Решающее значение приобретает учет действия объективных законов социального и экономического развития, определение тенденции этого развития в рассматриваемой области.
Определив направление развития, выделяют сами проблемы, подлежащие рассмотрению.
В качестве классификационных признаков используются степень формализации, характер проявления и степень связанности проблем.
По степени формализации проблемы подразделяются следующим образом:
- неструктурированные (описание на качественном уровне и решение эвристическими методами на основе опыта и интуиции);
- слабоструктурированные, (качественное и количественное описания, частично формализованы, как и предметная область), для решения задач, которые определены на основе системного анализа;
- структурированные, (решаются методами исследования операций).
По характеру проявления проблемы подразделяются на:
- повторяющиеся,
- аналогичные,
- новые и уникальные.
По степени связанности выделяют комплексные и автономные проблемы.
Следующий вид классификации проблем связывают с уровнем решения, выделяя четыре уровня проблем и решений.
Первый уровень — рутинные проблемы, рутинные решения. На этом уровне руководитель ведет себя в соответствии с имеющейся программой, почти как компьютер, распознающий ситуации и поступающий предсказуемо. Функция руководителя в том, чтобы “почувствовать” и идентифицировать ситуации, а затем взять на себя ответственность за начало определенных действий.
На этом уровне не требуется творческого подхода, поскольку все процедуры заранее предписаны.
Второй уровень — селективные проблемы, инициативные решения.
На этом уровне требуется доля инициативы и свободы. Руководитель оценивает достоинства нескольких возможных решений и старается выбрать из некоторого числа хорошо отработанных альтернативных наборов действий те, которые лучше всего подходят к данной проблеме. Результативность зависит от способности руководителя выбрать направление действий с максимальной вероятностью того, что оно окажется приемлемым и эффективным.
Третий уровень — адаптационные проблемы, новое решение известной проблемы. На этом уровне руководитель должен выработать творческое решение, которое в определенном смысле, может быть абсолютно новым. Имеются набор проверенных возможностей и некоторые новые идеи.
Успех руководителя зависит от его личной инициативы и способности сделать прорыв в неизвестное. Руководитель ищет новое решение известной проблемы.
71
Четвертый уровень — инновационные проблемы, новое решение неизвестной проблемы — сложной, требующей совершенно нового подхода. Наиболее современные и трудные проблемы могут потребовать для своего решения создания новой отрасли науки или технологии.
С.Л. Оптнер делит проблемы на: качественные, количественные, смешанные, (количественно-качественные), и слабоструктурированные, (здесь, в наличии, качественное и количественное описание и, частично, формализована предметная область).
Количественные проблемы выражаются в числах или в таких символах, которые, в конце концов, могут быть выражены в числовых оценках. Особенности количественных проблем: точность, надежность решения, строгость и управляемость.
Точность — возможность с помощью методов статистики и вычислительных машин воспроизвести структуру проблемы и установить ее численные значения и их диапазон.
Надежность решения — установление доверительных интервалов или вероятности осуществления решения.
Строгость — зеркальное отражение надежности (установление критических значений величин элементов проблемы).
Управляемость — способность быстро реагировать на изменения показателей (параметров) системы и манипулировать ими.
Качественные проблемы описываются качественными характеристиками, свойствами (связаны с детальным перечислением будущих или плохо определенных ресурсов и их свойств или характеристик).
Качественные проблемы относятся к разряду неструктурированных, или очень слабо структурированных.
Кроме того, качественные проблемы не могут быть легко выражены в их логических компонентах.
В решении этих проблем главную роль играют суждение, интуиция, опыт, а иногда просто осторожность или безрассудность.
При планировании исследований и разработок, при определении политики относительно продукции или рынка, при диверсификации и приобретении, значение математических методов невелико.
Эти проблемы вообще относятся к компетенции самого верхнего уровня руководства.
В дополнение к проблемам, стоящим перед высшим руководством, существует множество качественных проблем в каждом отделе любой компании (ведомства), которые разрешаются с помощью суждений.
Суждение определяется как выполняемая человеком операция, включающая сравнение и различие. Суждение является средством, с помощью которого формулируется знание, оценки и отношения.
Слабоструктурированная проблема — это такая проблема, состав элементов которой и их связи известны только частично. Возможны различные ситуации, порождающие слабоструктурированные проблемы. Например, если некоторые новые возможности уже сложились, но еще не осознаны, неизбежно возникают слабоструктурированные проблемы.
Одна из задач, возникающая при решении таких проблем, состоит в том, чтобы выделить полезные, ценные элементы эвристического процесса.
Другая задача состоит в отыскании подходящих способов определения возможно высокого риска от выбранного способа действий.
72
Обобщая различные способы классификации проблем, можно привести их к следующим трем видам:
о оперативные проблемы — проблемы, решение которых направлено на предотвращение, устранение или компенсацию возмущений, нарушающих текущую деятельность системы. Это структурированные проблемы.
о проблемы совершенствование и развития систем — проблемы, решение которых направлено на повышение эффективности функционирования, за счет изменения характеристик объекта управления, или системы управления объектом, а также внедрения новых идей. Это слабо структурированные проблемы, решение которых является объектом исследования
о инновационные проблемы, решение которых связано с генерацией новых идей и внедрением нововведений. Слабо структурированная проблема может быть представлена как система.
Обратимся блок-схеме (рис. 5.1.1.) и сравним её блок-схемой проблемы (рис. 5.1.2.).
Рис. 5.1.1. Обобщенная блок-схема управляемой системы
Рис. 5.1.2. Структурная схема системы (проблемы)
Сопоставляя схемы на рис. 5.1.1. и 5.1.2, легко убедиться, что внешние воздействия, или входы систем, можно разделить, по крайней мере, на три вида:
о информационные, в том числе управляющие воздействия (x1) верхнего уровня, и горизонтальные информационные связи (х2), используемые для выработки внутренних управляющих воздействий на объект;
о исходные ресурсы (х3, х4, х5), используемые в процессе функционирования объекта управления;
о неуправляемые факторы, нарушающие нормальный процесс функционирования системы, именуемые возмущениями (х6).
73
Соответственно можно дифференцировать и выходы систем, выделяя в них:
о выходную информацию, в том числе обратную связь (у1) с управляющим органом верхнего уровня, и горизонтальные информационные связи (у2);
о целевые конечные результаты функционирования объекта управления (у3, у4);
о негативные последствия функционирования объекта (у5).
Представим себе, что с помощью рис. 5.1.1 нам надлежит представить проблему. Тогда входы {хi} следует рассматривать как исходные условия и ресурсы для решения проблемы, а выходы {уj} — как результаты решения, обеспечивающие определенную степень достижения поставленных целей.
То, что на рис. 5.1.2. мы именовали подсистемами, теперь будем рассматривать как подпроблемы, которые в процессе решения проблемы взаимосвязаны общностью. Этот принцип означает, что решение каждой из подпроблем должно быть подчинено наилучшему решению проблемы в целом.
Тот факт, что решение проблем направлено на стабилизацию функционирования или на совершенствование систем, имеющих иерархическую структуру, обусловливает иерархическую структуру, иерархичность и самих проблем.
Проявляется она не только в том, что каждая проблема представляет собой совокупность подпроблем, но и в том, что почти каждая проблема может рассматриваться как часть, (подпроблема), более крупной проблемы.
Системный подход к решению проблем означает, что процессы разработки обоснованного решения и его реализации следует рассматривать, по аналогии, с процессами функционирования систем; из них к основным относятся: исследование объекта, его структуры и целей, выявление путей достижения целей (подпроблем), выявление вариантов решений подпроблем, выбор решений подпроблем и проблемы в целом.
Как было ранее отмечено, проблема определяется как ситуация, в которой есть два состояния: одно называется существующим, а другое — желаемым (предполагаемым).
С точки зрения системного подхода, проблемой называется ситуация, характеризующаяся различием между необходимым (желаемым) выходом и существующим выходом.
Существующее состояние представляется существующей системой, т.е. существующий выход обеспечивается существующей системой.
Желаемое состояние представляется желаемой (гипотетической) или предлагаемой системой, т.е. желаемый выход обеспечивается желаемой системой. Проблема есть разница между существующей и желаемой системой. Она может заключаться в предотвращении уменьшения выхода или же в увеличении выхода.
Условие проблемы представляет существующую систему (“известное”). Требование представляет «желаемую систему».
Система, заполняющая промежуток между существующей и желаемой системами, является объектом конструирования и называется решением проблемы.
Метод представления систем «в виде композиции проблем» позволяет произвести модульную декомпозицию систем, на блоки, которые будут содержать модули, актуальные для решения задач оптимизации системы в целом. Всё начинается с проблем
74
Лекция 14