- •Исследование систем управления
- •Учебник
- •Москва 2003
- •Глава 1. Концептуальные основы исследования систем управления
- •1.1. Понятия, определяющие структуру системы
- •Понятие структуры системы
- •Понятие внешней среды
- •1.2. Понятия, определяющие процесс функционирования системы состояние системы
- •Движение (функционирование) системы
- •1.3. Характеристика процессов системы понятие процессов системы
- •Процессов
- •I подсистема-j |
- •I подсистема-l
- •I подсистема-n
- •Обратная связь
- •Обратная связь
- •Функции процесса обратной связи
- •Обратная связь
- •Обратная связь
- •Обратная связь
- •Функция процесса ограничения системы
- •Системный
- •1.4. Классификация систем характеристика различных классов систем
- •Классификация систем
- •1.5. Понятие системы управления
- •Положительная сторона
- •Отрицательная сторона
- •1.6. Цель системы управления
- •1.7. Закон управления системой
- •У правляющий орган (управляющая система)
- •1.8. Критерии эффективности управления системой
- •Глава 2. Методологические основы исследования систем управления
- •2.1. Системный подход как общеметодический принцип исследования систем управления понятие и основные черты системного подхода
- •Сущность системного подхода
- •Порядок выделения исследуемой задачи (объекта) из внешней среды
- •2.2. Задачи анализа и синтеза систем управления задачи анализа систем управления
- •Определение объекта анализа
- •Структурирование системы
- •Определение функциональных особенностей системы управления
- •Исследование информационных характеристик систем
- •Формирование замысла и цели создания системы управления
- •Формирование вариантов облика новой системы
- •Приведение описаний варианта облика системы во взаимное соответствие
- •Разработка требований к системе управления
- •Реализация разработанных требований к системе управления
- •2.3. Принципы анализа и синтеза систем управления
- •Принцип физичности и его постулаты Принцип физичности
- •Принцип моделируемости и его постулаты Принцип моделируемости
- •Принцип целенаправленности и его постулаты Целенаправленность системы
- •2.4. Виды анализа и синтеза систем управления структурный анализ и синтез систем управления Структурный анализ систем управления
- •Структурный синтез систем управления
- •Функциональный анализ и синтез систем управления
- •Функциональный анализ систем управления
- •Функциональный синтез систем управления
- •Информационный анализ и синтез систем управления
- •Коммуникационная (информационная) схема передачи информации в системе управления
- •Классификация информационных процессов
- •Структура информационного процесса
- •Информационный анализ систем управления
- •Информационный синтез систем управления
- •Параметрический анализ систем управления
- •Параметрический синтез систем управления
- •2.5. Уровни исследования и структура показателей систем управления уровни исследования систем управления
- •Структура показателей систем управления
- •Оценка информативности показателей анализируемой системы управления
- •Глава 3. Особенности анализа и синтеза различных видов систем управления
- •Зл. Особенности анализа и синтеза технических систем управления особенности технических систем управления
- •Специфика отдельных видов анализа и синтеза технических систем управления
- •Основы синтеза облика перспективной технической системы управления Цели и характер обоснования облика новой технической системы управления
- •Общая процедура обоснования облика перспективной тсу
- •3.2. Особенности анализа и синтеза эргатических систем управления особенности эргатических (человеко-машинных) систем управления
- •Инженерно-психологические проблемы, требующие решения в процессе создания и эксплуатации эргатических систем управления
- •Специфика отдельных видов анализа и синтеза эргатических систем управления
- •Типовые противоречия разрешаемые в процессе создания новых эргатических систем управления
- •Типовые противоречия, разрешаемые в процессе создания новых эсу
- •Содержание нововведений в зависимости от глубины реорганизации эсу [10]
- •Основные вопросы, решаемые в цикле исследования [10]
- •3.3. Особенности анализа и синтеза организационных систем особенности организационных систем управления
- •Методология анализа и синтеза организационных систем управления
- •Специфика отдельных видов анализа и синтеза организационных систем управления
- •Параметрический анализ и синтез организационных систем управления
- •Основные черты организационного управления
- •Основные требования к организационному управлению
- •Глава 4. Системный анализ и синтез проблемы
- •4.1. Общая характеристика проблемы как системы понятие проблемы и проблемной ситуации
- •Представление проблемы как системы
- •Этапы процесса решения проблемы Характеристика этапов процесса решения проблем
- •Этапы системного анализа проблем совершенствования и развития систем
- •Этапы системного анализа инновационных проблем
- •Системный синтез и анализ проблемы
- •4.2. Исходная постановка (формирование) проблемы
- •4.3. Формирование целей и условий решения проблемы условия формирования целей
- •Выявление и систематизация подцелей
- •Построение «дерева целей»
- •Состав подцелей
- •Последовательная декомпозиция целей
- •«Дерево целей» промышленного предприятия [6]
- •Установление условий решения проблемы
- •4.4. Структуризация проблемы и систематизация путей достижения целей основные понятия и этапы структуризации проблем Основные понятия структуризации проблемы
- •Этапы структуризации проблемы
- •Уточнение структуры системы
- •Уточнение структуры объекта управления
- •Уточнение функционально-информационной структуры системы управления
- •Критический анализ функционирования системы управления Цели анализа функционирования системы
- •Анализ причинно-следственных связей
- •Пример. Анализ причинно-следственных связей нарушений технологической дисциплины [6]
- •«Дерево путей достижения целей»
- •Пример. Построение «дерева достижения целей» применительно к проблеме управления качеством продукции
- •Оценка значимости проблем
- •4.5. Выявление и выбор альтернатив решения проблемы этапы выделения альтернатив
- •Решения, зависящие от области их использования
- •Принятие решения на основе исходной информации различной полноты
- •Формирование решения проблемы в целом
- •Выбор оптимальных решений Постановка и решение задачи оптимизации
- •Решение задачи и анализ результатов
- •Глава 5. Методы исследования систем управления
- •5.1. Системный подход к проявлению идеи
- •Сущность идеи
- •Первый цикл проявления идеи
- •5.2. Эвристические методы исследования систем управления методы активизации техологии творчества
- •Ассоциативные методы
- •Метод мозгового штурма
- •Метод синектики
- •5.3. Формализованные методы исследования систем управления параметрический метод
- •Морфологический метод и его модификации
- •Метод организующих понятий
- •Метод десятичных матриц поиска
- •Комбинаторный метод
- •Методы логического поиска Метод и — или — дерево
- •Метод логического мышления
- •Алгоритм решения изобретательских задач (ариз)
- •Обобщенный алгоритм поиска новых технических решений
- •5.4. Статистические методы анализа систем управления сущность и область применения
- •Корреляционный анализ
- •Дисперсионный анализ
- •Ковариационный анализ
- •Метод временных рядов
- •Метод главных компонентов
- •Факторный анализ
- •5.5. Детерминированные методы анализа систем управления сущность и область применения
- •Инфлюентный анализ
- •5.6. Синтез систем управления методами оптимизации синтез систем управления методами безусловной оптимизации Сущность и область применения
- •Методы нулевого порядка
- •Методы первого порядка
- •Методы второго порядка
- •Синтез систем управления с помощью многокритериальной оптимизации
- •5.7. Синтез систем управления методами математического программирования
- •Общая характеристика методов математического программирования
- •Методы решения задач линейного программирования
- •Методы решения задач нелинейного программирования
- •Методы решения задач дискретного (целочисленного) программирования
- •Методы динамического программирования
- •Методы стохастического программирования
- •5.8. Анализ и синтез систем управления с помощью математических теорий теория принятия решений
- •Теория массового обслуживания
- •Теория эффективности
- •Теория игр Сущность синтеза игровых задач управления
- •Содержание
- •Глава 1. Концептуальные основы исследования
- •Глава 2. Методологические основы
- •Глава 3. Особенности анализа и синтеза
- •Глава 4. Системный анализ и синтез проблемы 209
- •Глава 5. Методы исследования систем управления 297
Установление условий решения проблемы
Когда руководитель (ЛПР) формулирует проблему, он должен отдавать себе отчет в том, как именно можно эту проблему решить. ЛПР должен представлять конкретные условия, в которых будет решаться проблема.
Конкретные условия ограничивающие цели, образуют ограничения, при которых начинается изучение проблемы. Ограничение есть сумма правил, требований, установлений и выдвинутых лично или извне руководящих принципов, определяющих границу проблемы. Каждая проблема должна иметь определимые ограничения. Ограничения в проблеме играют роль принуждающих связей. 246
Принуждающие связи есть условия, которые ограничивают и описывают, как цель должна быть достигнута. Принуждающие связи ограничивают проблему или вводят проблему в границы.
В качестве требований, которые влияют на формирование проблемы, должны быть учтены действующие нормы и нормативы, во всяком случае те, выполнение которых является обязательным, в том числе по охране труда и окружающей среды, требований вытекающих из директивных документов вышестоящих организаций и т.д.
Ограничения возможностей определяются в первую очередь ресурсами различного вида, выделенными в определенных установленных пределах.
Когда устанавливаются условия проблемы, то ставятся пределы исследования проблемы, и, следовательно, границы ограничения. В математическом смысле условия могут быть определены как достаточные, избыточные или противоречивые; других форм они принимать не могут [13].
Условие является избыточным, если оно содержит ненужные элементы. Ненужными элементами могут быть те, которые имеют тенденцию вызывать потери или перерасходы.
Условие может также содержать противоречие.
Противоречивый элемент — это такой, который тесно связан с другими, причем, если один истинный, другой должен быть ложным.
Достаточное условие выполняется, если принуждающие связи совместимы с предлагаемой целью, причем цель определена адекватно требованиям к системе. Достаточность предполагает точность и имеет все необходимое, чтобы выполнить требование без каких-либо нехваток или каких-либо чрезмерностей.
4.4. Структуризация проблемы и систематизация путей достижения целей основные понятия и этапы структуризации проблем Основные понятия структуризации проблемы
К основным понятиям структуризации проблемы относятся [13]: пути достижения цели; варианты решения, и структуризация проблемы.
Пути достижения цели рассматривают как синоним понятия «подпроблема». По существу выявление подпроблем сводится к выявлению путей достижения целей системы, как путей преодоления тех трудностей и недостатков, которые препятствуют достижению этих целей.
На основе системного подхода любая сложная система рассматривается как иерархическая структура, а следовательно, может быть подразделена на несколько крупных подпроблем (1-го ранга), каждая из которых, в свою очередь, подлежит декомпозиции на подпроблемы 2-го ранга и т.д.
Декомпозиция проблемы продолжается до тех пор, пока подпроблемы формируют некоторое направление действий, задачу, но еще не конкретизированы до уровня организационных мероприятий, вариантов решения поставленной задачи.
Выявление вариантов решения подпроблем — это этап от выявления путей достижения целей (подпроблем) до выбора вариантов решений (подпроблем и проблемы в целом). Вари-248 анты решения следует искать для подпроблем самого младшего ранга, т.е. тех, которые определяют направление действий настолько локализовано и детально, что дальнейшее их уточнение неизбежно ведет уже к выявлению конкретных мер.
Структуризация проблемы включает декомпозицию проблемы на подпроблемы разных рангов, выявление связей между ними, определение границы и внешних связей проблемы в целом. Под структурой проблемы будем понимать состав ее подпроблем и совокупность взаимосвязей между ними. На этом основании под структуризацией проблемы будем понимать выявление путей достижения целей в ходе ее решения (т.е. подпроблем) и изучение их взаимного влияния [6]. В других источниках под структуризацией проблемы понимается не только уточнение связей подпроблем, но и полная формализация всех зависимостей, необходимых для решения проблемы. В соответствии с такой трактовкой, исходя их перспектив использования математических методов, различают структурированные, слабо структурированные и неструктурированные проблемы [13].