1.8. Критерии эффективности управления системой

Эффективность управления (управляющих воздействий) есть степень соответствия (фактического или ожидаемого) ре­зультата требуемому (желаемому) или, иными словами, сте­пень достижения цели.

Для оценки эффективности управления необходимо форма­лизовать и измерить реальный (фактический или ожидаемый) результат У и требуемый (желаемый) результат Y_mp, которые включают множество частных показателей, позволяющих все­стороннее оценить результат функционирования системы управления. Как правило, для многих практических задач при­нимается, что значение показателей, определяющих цель Y_mp, является фиксированным, а реальный результат Y будет зави­сеть от варьируемых частных показателей h, т.е. Y = Y(h).

Степень соответствия реальных результатов Y(h) постав­ленной цели Y_mp. предлагается оценить с помощью функции соответствия q = fXYQi), Y_mp), которая в общем случае может представлять собой вектор-функцию или характеризовать, на­пример, расстояние между точками Y и Y_mp или другую сте­пень соответствия данных величин

q(h) с G^mp,

где G^mp — множество требуемых (эффективных) значений показателей эффективности q, которым соответствуют значе­ния определяемых характеристик h исследуемого объекта (системы, решения и т.п.).

При использовании критерия оптимальности требуется по­лучить наилучшие (максимальные или минимальные) значе­ния показателя. Однако в случае векторного показателя стремление максимизировать одни и минимизировать другие альтернативные компоненты вектора q может привести к множеству его значений, не различимых по предпочтению. В связи с этим наибольшее распространение получили два спо­соба задания множества G^mp[40]:

• выделение множества значений векторного показа­теля q, не различимых по предпочтению;

• определение оптимального (минимального или максимльного) значения одного из частных показа­телей вектора q при ограничениях, накладываемых на остальные показатели.

В первом случае выделяемое множество G_n значений пока­зателя называется множеством Парето, и критерий оптималь­ности будет иметь вид [40]:

q(h_n) с G„, К <= Я,

где h„ — паретно-оптимальные значения характеристик ис­следуемого объекта.

Множество Парето G„ может представлять собой дискрет­ную или непрерывную совокупность точек в соответствую­щем л-мерном пространстве и его определение производится с помощью специальных методов, используемых при поиске паретно-оптимальных решений многокритериальных задач.

Во втором случае при минимизации частного показателя q\ задается следующим образом [40]:

q_x (h^t) = rmnq_l (h),

q_0j < qfh) < q_mj,j =1,2,..., n;j # i; h* с H, где h — оптимальное значение характеристик исследуемо­го объекта.

В случае применения единственного скалярного показателя g(h) критерий оптимальности принимает вид:

q(h*) = mnq_l (К).

hcH

Множество G^mp в этом случае вырождается, как правило, в единственную точку, соответствующую минимальному значе­нию данного показателя.

Основные требования по выбору критерия [21]:

• поскольку критерий предназначен для сравнения, то он должен определять некоторый порядок на множе­стве альтернатив. Если критерий представляется функционалом, то это выполняется автоматически;

• каждый критерий должен иметь четкий физический смысл и отражать целевое предназначение системы.

РЕЗЮМЕ

Система — это множество, составляющее единство эле­ментов, связей и взаимосвязей между ними и внешней средой, образующее присущую данной системе целостность, качест­венную определенность и целеполагание.

Системой можно назвать только такое множество избира­тельно вовлеченных элементов, у которых взаимодействие и взаимоотношение приобретает характер взаимосодействия эле­ментов на получение конкретного результата. В систему входят только те элементы и только в таких взаимоотношениях, кото­рые имеют значение в получении требуемого результата.

Система характеризуется состоянием и движением систе­мы.

Состояние системы — совокупность состояний ее элемен­тов, связей, взаимосвязей, взаимосодействий между ними. Со­стояние элемента — совокупность всех различных (конкрет­ных) свойств элементов.

Движение системы — процесс последовательного измене­ния состояния системы под влиянием внешней среды (путем воздействия внешней среды на входы системы).

Входы системы — различные точки приложения влияния (воздействия) внешней среды на систему.

Входами системы являются информация, вещество, энергия, которые подлежат преобразованию. Входные воздействия, из­меняющиеся с течением времени, образуют входной процесс.

Выходы системы — различные точки приложения (воздей­ствия) системы на внешнюю среду. Выходные величины, из­меняясь с течением времени, образуют выходной процесс.

Процесс системы (переходный процесс системы) — мно­жество преобразований начального состояния и входных воз­действий в выходные величины, которые изменяются с тече­нием времени по определенным правилам.

Обратная связь — то, что соединяет выход со входом и используется для контроля за изменением выхода. Единствен­ное назначение обратной связи — изменение идущего процес­са.

Ограничение системы — то, что определяет условия реа­лизации процесса. Ограничения системы определяются целя­ми и принуждающими связями, которые определяют границу системы и дают возможность точно установить условия и тре­бования, по которым она должна действовать. Под требова­ниями понимается условие, положение, предписание, отра­жающие закономерности, порядок, отношение и взаимодейст­вие характеристик, обязательных для выполнения.

Потребность является причиной создания системы, а аль­тернативный вариант ее реализации — конкретной целью ее достижения, то есть потребность первична по отношению к це­ли. Система образуется после того, как выбран альтернативный вариант удовлетворения потребности, то есть определена цель.

Цель — это конкретное представление о некоторой модели будущего результата, способного удовлетворить исходную потребность при имеющихся реальных возможностях, оце­ненных по результатам прошлого опыта. Цель выбирается из некоторого множества альтернатив, исходя из знаний иссле­дователя, то есть цель несет в себе элементы неопределенно­сти. Наличие неопределенности в исходной модели требует оценки будущего результата.

Управление — непрерывный и целенаправленный процесс воздействия на объект управления, которым может быть от­дельная личность, коллектив, технологическая установка и т.д. Управление есть процесс, а система управления — механизм, который обеспечивает этот процесс.

Система управления — совокупность двух взаимодейст­вующих подсистем (управляющей и управляемой — объекта управления), образующих новую систему — систему управле­ния. Этими составляющими могут быть руководитель и под­чиненный, диспетчер и заводские цеха, человеческий мозг и управляемые им через нервную систему органы и т.д.

Управляющая подсистема — подсистема, формирующая управляющие воздействия.

Управляемая подсистема (объект управления) — подсис­тема, испытывающая на себе управляющие воздействия (управления).

Сущность выработки управляющих воздействий (управле­ний) — выявление отклонений параметров системы от нормы, которые затрудняют достижение цели управления.

Отклонения параметров системы от нормы образуются за счет воздействия внешней и внутренней среды. Без отклоне­ния нет информации, а следовательно и процесса управления.

Под законом управления понимают формирование (выра­ботку решения) и реализацию управляющих воздействий (управлений), выбранных из множества возможных на осно­вании определенной информации, обеспечивающей желаемое движение (функционирование, поведение) объекта, приводя­щее к поставленной цели.

Эффективность управления системой рассматривается как мера степени достижения цели функционирования. Эффек­тивное решение выбирается из множества решений с помо­щью правила, которое называется критерием (мерой) выбора решения.

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОВТОРЕНИЯ

1. Дайте определение понятия система.

2. Какие элементы включает система?

3. Определите такие понятия, как связь (взаимосвязь) от­ношения, взаимодействия.

4. Дайте определение понятия внешней среды.

5. Опишите взаимодействие системы со средой.

6. Дайте определение понятия состояния и движения сис­темы.

7. Что такое входы, выходы системы?

8. Опишите понятие процесса в системе.

9. Дайте определение обратной связи.

10. Что такое ограничения системы?

11. Формы входных и выходных процессов.

12. Функции подсистемы обратной связи.

13. Функции ограничения системы.

14. Дайте классификацию систем по признакам.

15. Сущность понятия управления системой.

16. Определите понятие цель.

17. Раскройте варианты трансформации требований в цель.

18. Сущность закона управления системой.

19. Что такое критерий эффективности управления систе- мой и способы его задания?

ЛИТЕРАТУРА

1. Абрамова Н.Т. Целостность и управление. — М.: Нау­ка, 1974.

2. Акофф Р. Эмери М. О целеустремленных системах. — пер. с ант. М.: Советское радио, 1974.

3. Анохин П.К. Избранные труды: Философские аспекты теории функциональной системы. М: Наука, 1978.

4. Афанасьев В.Г. Общество: Системность, познание и управление. М.: Политиздат, 1981.

5. Берталанфи Л. Общая теория системы: Критический обзор. — В кн. Исследования по общей теории систем. М.: Прогресс, 1969.

6. Белман Р., Глинсберг И., Гросс О. Некоторые вопросы математической теории процессов управления. — М.: Сов. Ра­дио, 1974.

7. Бир Ст. Наука управления: Пер. с англ. М.: Энергия, 1971.

8. Бурков В.Н. Человек. Управления. Математика. — М.: Просвещение, 1989.

9. Бунш Г. Теория систем. — М.: Сов. Радио, 1978.

10. Гиг Дж., Ван. Прикладная общая теория систем: Пер. с англ. М.: Мир, 1981, к. 1,2.

11. Денисов А.А., Колесников Д.Н. Теория больших сис­тем управления. — М.: Энергоиздат, 1982.

12. Директер С, Рорер Д. Введение в теорию систем. — М.:Мир, 1974.

13. Дружинин В.В., Конторов Д.С. Проблемы системоло- гии. М.:Мир, 1974.

14. Каган М.С. Человеческая деятельность. (Опыт сис- темного анализа). М.: Политиздат, 1974.

15. Калман Р., Фалб П., Арбаб М. Очерки по общей тео­рии систем. — М.: Мир, 1971.

16. Клиланд Д., Кинг В. Системный анализ и целевое управление. — М.: Сов. радио, 1979.

17. Каста Дж. Большие системы. М.: Мир, 1982.

18. Клир Дж. Системология. Автоматизация решения сис­темных задач: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1990.

19. Кузьмин В.П. Принципы системности в теории и ме­тодологии К.Маркса. М.: Политиздат, 1976.

20. Карташов В.А. Система систем. Очерки общей теории и методологии. — М.: "Прогресс-Академия", 1995.

21. Ларин А.А. Теоретические основы управления. — ч. 1: Процессы, системы и средства управления. Учебное пособие. — М.:РВСН, 1998.

22. Месарович М., Маго Д, Тахара И. Теория иерархических многоуровневых систем. Пер. с англ. М.: Мир, 1973.

23. Моисеев Н.Н. Математические задачи системного анализа. — М.: Наука, 1981.

24. Мухин В.И. Основы исследования систем. — Курс лекций. — Новогорск: АГЗ, 1997.

25. Негойце К. Применение теории систем к проблеме управления: Пер. с англ. Таржова В.Б. (Под редакцией Орловского С.А.) М.: Мир, 1981.

26. Ниолаев В.И., Брук В.М. Системотехника: методы и приложения. Л.: Машиностроение, 1985.

27. Основы общей теории систем. — ч. 1. Попов А.А., Телушкин И.М., Бушуев С.Н. Учебное пособие. С.-П.: ВАС, 1992.

28. Оптнер СЛ. Системный анализ для решения деловых и промышленных проблем. Пер. с англ. М.: Сов. Радио, 1969.

29. Павлов В.И. Методические основы системных исследований военно-космических средств. Учебное пособие. — М.:РВСН, 1998.

30. Партер У. Современные основания общей теории систем. — М.: Наука, 1971.

31. Поспелов Д.А. Ситуационное управление: теория и практика. — М.: Наука, 1981.

32. Растригин Л.А. Современные принципы управления сложными системами. — М.: Наука, 1980.

33. Рогожин СВ. Исследование систем управления. Учебное пособие. — М.: Национальный институт бизнеса, 1999.

34. Смирнов Э.А. Основы теории организации. Учебное пособие. — М.: Юнити, 1998.

35. Садовский В.Н. Основы общей теории систем. М.: Наука, 1978.

36. Теория управления. Терминология. (Сб. рекоменду­емых терминов). — М.: Наука, 1988, вып. 107.

37. Усмов А.И. Системный подход и общая теория систем. М.: Мысль, 1978.

38. Холл А. Опыт методологии для системотехники. — М.: Сов. радио, 1975.

39. Черняк Ю.И. Системный анализ в управлении экономикой. М.: Экономика, 1975.

40. Хохлачев Е.Н. Теоретические основы управления. — Ч. 2. Анализ и синтез систем управления. Учебное пособие. — М.: РВСН, 1996.

41. Цвиркун А.Д. Структура сложных систем. — М.: Сов. радио, 1975.

42. Шилейко А.В., Кочнев В.Ф., Химушин Ф.Ф. Введение в информационную теорию систем. — М.: Радио и связь, 1985.