- •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
Положительная сторона
Движение системы, направленное на сохранение ее устойчивости
Отрицательная сторона
Отклонения параметров системы от нормы
ОТКЛОНЕНИЕ
►(Универсальный элемент взаимодействия, присущий любым системам
— Без отклонения нет информации и процесса управления, нет развития.
—«Само отклонение от нормы служит стимулом возвращения к норме» (П. К. Анохин).
•—Неотъемлемый атрибут прогресса и самосовершенствования функциональных систем.
1 ИСТОЧНИК ОТКЛОНЕНИЯ
Окружающая среда
С
Рис. 1.13. Процесс возникновения механизма управления и обратной связи.
|
ПЕРЕРАСТАНИЕ ОТКЛОНЕНИЯ В ОБРАТНУЮ СВЯЗЬ |
|
Функциональные системы возникли под воздействием внешней среды благодаря качественному упорядочению связей: информация как отражение, как сигнал отклонения стала образовывать (в виде отрицательной обратной связи) замкнутые контуры саморегуляции — гомеостазис. |
истема вне среды не может быть активной, ибо только взаимодействие со средой, возникающие при этом отклонения, противоречия создают необходимое условие активности системы, ее самодвижение в направлении самосохранения
1.6. Цель системы управления
В работе [20] цель определяется как вариант удовлетворения исходной потребности, выбранный из некоторого множества альтернатив, сформулированных на основе специального знания.
Потребность — категория объективная, цель — субъективная категория, определяемая тлеющимся опытом. Результат — это мера достижения конкретной цели, т.е. мера удовлетворения потребности. Цель есть конкретное выражение потребности, сформулированное на основе имеющегося опыта и определяющее конкретное функционирования создаваемой системы. Отсюда возникает причинно-следственная цепочка (рис. 1.14): потребность —> цель —> функционирование (управляемой) системы —»результат.
Реализация потребности связана с возможными альтернативными путями ее реализации. Выбор альтернативного варианта связан с оценкой возможностей на данном уровне знания, то есть определяется не только выбором определенной и конкретной совокупности методов и средств, обеспечивающих реализацию модели в данных условиях.
Потребность — это то, что объективно связывает человека (и вообще живое) с внешней средой (миром), в том числе и с социальным, как некоторое (определяющее) условие обеспечения его жизнедеятельности и существования
Существование субъектов поддерживается возникновением и удовлетворением потребностей.
Для живого вообще потребность определяется как «объективно присущие живому организму требования условий, необходимых для его сохранения и развития» [20].
Для людей она является движущей «пружиной» поведения и сознания, определенной зависимостью человека от внешнего мира, субъективному миру, ее нуждой в таких предметах и условиях, которые необходимы для ее нормальной жизнедеятельности, для самоутверждения и развития» [20].
|
ПРИЧИТТНО-СЛЕДСТВЕННАЯ СВЯЗЬ |
|
потребность -> ЦЕЛЬ I ПРОЦЕСС -► РЕЗУЛЬТАТ |
|
|
|
Цель - это совокупное представление о некоторой модели будущего результата, способного удовлетворить исходную потребность при имеющихся реальных возможностях, оцененных по результатам опыта |
СВОЙСТВА ЦЕЛИ
— 1. Цель находится в непосредственной зависимости от потребности и является в этом процессе ее прямым следствием.
~2. Выбор цели сугубо субъективный, то есть выбор основан на конкретном знании индивида или сообщества. ~3. Цель конкоетна.
—4. Цель всегда несет в себе элемент неопределенности, что приводит к некоторому «рассогласованию» фактически полученного результата и той модели, котсгоая была ссЬоомигювана. 5. Наличие неопределенности в исходной модели делает цель средством оценки будущего результата.
ВИДЫ ЗАДАНИЯ ЦЕЛЕЙ:
— 1. Требуемое конечное состояние системы.
—2. Требуемый порядок смены состояний — движение системы.
3. Требуемое «направление» движения системы без фиксации конечной точки.
Рис. 1.4. Понятие цели системы управления.
Цель — это совокупное представление о некоторой модели будущего результата, способного удовлетворить исходную потребность при имеющихся реальных возможностях, оцененных по результатам опыта.
Рассмотрим свойства цели [20]:
цель находится в непосредственной зависимости от потребности и является в этом процессе ее прямым следствием;
выбор цели сугубо субъективный, то есть выбор основан на конкретном знании индивида или сообщества;
цель конкретна;
цель всегда несет в себе элемент неопределенности, что приводит к некоторому «рассогласованию» фактически полученного результата и той модели, которая была сформирована;
наличие неопределенности в исходной модели делает цель средством оценки будущего результата.
Рассмотрим некоторые соотношения потребности и цели в социальных образованиях. Известно, что каждый человек индивидуален и одновременно является социальным элементов, будучи членом определенного сообщества, определенной социальной организации.
Принято считать, что требование (предписание, директива) «вышестоящей» организации безусловно для «нижестоящей», и поэтому, следовательно, автоматически трансформируется в цель для него, которую необходимо также безусловно реализовать.
Однако это не совсем так. Рассмотрим варианты трансформации требований в цель [20].
Требование определяет все элементы цели. В этом случае «проблема выбора» для социального элемента отсутствует полностью. 42
Требование не ограничивает условия реализации, точно определяя остальные элементы. В этом случае уже социальному элементу надо формировать решение (цель), как создать условия, чтобы предписанные способы использования предписанных средств привели к требуемому результату.
Требование не ограничивает условия и методы реализации, однако точно предписывает модель результата и совокупность средств ее реализации. Свобода выбора в достижении цели расширяется, так как индивид вправе использовать данные в его распоряжении средства «по своему усмотрению», лишь бы получить необходимый результат.
Требование предписывает только точные параметры модели результата. Социальный элемент имеет полную «свободу выбора» в рамках средств, имеющихся в его распоряжении. В этом случае предписанная модель войдет в состав совокупной цели, а остальные компоненты сформулируются на основе его знания в виде принятого решения, каким образом реализовать исходное требование.
Требование не имеет никаких ограничений. Случай, когда требование не несет в себе необходимости конкретных предписаний по всем компонентам цели.
Рассмотрим соотношения между целью, характером деятельности и видом результата [20].
Созерцательная деятельность (отдых, необычная обстановка и др.).
Сознание может воспринимать, а может и не воспринимать какие-нибудь существующие в памяти образы.
Для созерцательной деятельности характерно отсутствие целевой установки и «отсутствие» результата.
Деятельность носит характер эксперимента. Субъект действия создает некоторую «исполнительную» систему из имеющихся (известных) средств, при известных методах и условиях, однако модель результата точно не определена. Следовательно, не определен и момент фиксации результата. В этом случае говорят о постановке эксперимента и о результатах эксперимента, положительных или отрицательных. Для экспериментальной деятельности характерно наличие цели, неопределенность результата.
Исследовательская деятельность — потребность познания, познавательно-практическая потребность. Для исследовательской деятельности характерно наличие цели, результаты деятельности способны быть полезными в будущем, если будут обнаружены.
Производственная деятельность. Субъект действия создает некоторую «исполнительную» систему при полной определенности компонентов цели, в том числе и модели результата.
Цель реальных систем можно свести к трем основным видам формального их задания [21]:
требуемое конечное состояние системы;
требуемый порядок смены состояний — движения системы;
требуемое «направление» движения системы без фиксации конкретной конечной точки.