Типи способів керування й регулювання
Завдання керування системою - попереджати її руйнування й відхилення від ефективного досягнення цілей. У цьому змісті керування являє собою функцію системи, спрямовану на втримання (у припустимих межах) відхилень системи від заданих цілей. Але керування в цьому випадку повинне забезпечуватися вимірністю одержуваних результатів і порівнянням їх із заданими; можливістю коректування керуючих впливів; швидким (упреждающим) зміною системи відповідно до зміни зовнішнього середовища.
Якісні й кількісні зміни, що відбуваються в системі, пов'язані зі змінами параметрів системи в часі й у просторі. Динаміку змін співвідношення між станами входу й виходу системи називають поводженням системи.
Якщо під управлінням системи розуміють процес одержання заданого результату при спрямованому впливі на вхід системи, то зворотний зв'язок дозволяє системі самостійно реагувати на вплив зовнішнього середовища й пристосовуватися до неї. У цьому випадку говорять, що система має властивість виробляти внутрішній вплив і є самокерованою.
Самоорганізація являє собою процес упорядкування системи за рахунок взаємодії її складових. Однієї з основних характеристик самоорганізації є те, що процеси, що відбуваються в системі, не володіють постійної в часі структурою, зміни відбуваються спонтанно й лише частково залежать від зовнішніх впливів.
системи, Що Самоорганізуються, мають наступні властивості:
здатністю змінювати середовище у своїх цілях;
пристосовністю до змін зовнішнього середовища;
непередбачуваністю поводження;
здатністю до самонавчання.
Класифікацію по способах керування побудують залежно від того, звідки виходить керуючий вплив: чи управляється система самостійно або ззовні або керування є комбінованим.
Зазначені підсистеми можуть бути представлені підсистемами більше деталізованими. Наприклад, залежно від ступеня популярності траєкторії, що приводить до заданої мети, і можливості керуючої системи втримувати керовану систему на заданій траєкторії, системи, керовані ззовні, можна представити наступними підсистемами.
Керування без зворотного зв'язка. У цьому випадку траєкторія руху підсистеми відома точно, і зворотний зв'язок між керованою й керуючою системами відсутній. Наприклад, куля, випущена з рушниці, летить по заданій траєкторії.
Регулювання. Застосовується в тому випадку, коли є можливість повернути систему на задану траєкторію. Наприклад, студент, що не здав іспит, повинен вивчити матеріал за курсом.
Керування по параметрах. Здійснюється в тому випадку, коли неможливо задати траєкторію руху керованого об'єкта на весь період часу, тому потрібно «поднастройка» системи. Наприклад, що управляють впливи водія, що їде на машині по проселочной дорозі.
Керування за структурою. Застосовується в тому випадку, якщо жоден з параметрів не забезпечує визначення траєкторії. У цьому випадку ціль недосяжна, і доводиться міняти структуру системи. Прикладом може служити неплатоспроможне підприємство, підмет реструктуризації.
Типологія способів керування системно представлена на мал. 4.8.
Рис. 4.8. Класифікація типів способів керування
Схематично самокерована система може бути представлена моделлю, зображеної на мал. 4.9.
Змінні розрізняють по типах. Кількісні змінні можуть бути дискретними, безперервними й змішаними. Якісні - мають формалізований опис або опис утримування.
Самі оператори систем (S і C) можуть відповідати моделі «чорного ящика» або моделі «білого ящика». Вони можуть бути не параметризованными, коли S і C відомі частково, або параметризованными, коли їхнє втримування відомо до параметра. Оператори також можуть бути й змішаними.
Для побудови самоорганизуемой системи в загальному виді необхідно описати природу (походження), типологію й внутрішню структуру систем С и S; розглянути типи змінних X, Y, Z; конкретизувати тип відображення елементів між системами S і C (тобто визначити тип оператора); розглянути способи керування двох систем (критерії й способи одержання керуючих впливів U) і наприкінці вийти на завдання умов одержання необхідних впливів.
З теорії систем відомо, що самокеровані системи для досягнення мети, що коштує перед ними, змінюють у часі свої параметри (у першу чергу свою структуру) не стільки в результаті впливів ззовні, скільки шляхом генерування й реалізації рішень внутрішніми підсистемами й елементами самої системи. По суті, має місце перебір всі нових і нових моделей систем доти, поки не буде знайдена модель системи, що забезпечує влучення системи в задану цільову область.
Рис. 4.9. Загальна схема функціонування систем: X – вхідні параметри; Y – вихідні параметри; Z – опис внутрішніх змінні системи З; C – керована система; S – керуюча система; V – керуючого впливу зовнішнього середовища; U – керуючого впливу системи S; A1, А2, А3 – сигнали; S1, S2 – підсистеми керуючої системи; N – нормування
Контрольні питання
1. Що розуміють під моделлю найчастіше?
2. По яких ознаках можна класифікувати моделі?
3. Які межі істинності можна допустити стосовно моделей?
4. Що називається язиковою моделлю?
5. Дайте перше визначення системи.
6. Що являють собою мета й проблема як моделі?
7. Що таке модель «чорного ящика»?
8. Приведіть приклад моделі «чорного ящика».
9. Що є причиною множинності входів і виходів у моделі «чорного ящика»?
10. Що являє собою модель складу?
11. Що називається елементом системи?
12. Приведіть приклад моделі складу.
13. Що являє собою модель структури? Приведіть приклад.
14. Після побудови якої моделі можна приступитися до побудови моделі структури?
15. Дайте друге визначення системи.
16. Що називається графом? Приведіть приклади графів, використовуваних у теорії систем і теорії керування.
17. Які підсистеми включають природні системи?
18. Які підсистеми включають штучні системи?
19. Які підсистеми включають змішані системи?
20. Чим детерміновані системи відрізняються від імовірнісних?
21. Приведіть приклад складних детермінованих систем.
22. Охарактеризуйте втримування класифікації систем по способах керування.
23. Приведіть приклади підсистем, керованих ззовні.
24. У чому складається суть регулювання систем?
25. У чому укладається керування по параметрах?
26. У чому укладається керування за структурою?
27. Які особливості самокерованих систем?
Розділ 5. Аналіз систем
Аналіз і синтез систем
Системний підхід сприяє виробленню правильного методу мислення про самий процес керування, але будь-яка система є частиною більшої системи й постійно змінюється. У тому випадку, коли немає достатньої інформації про істоту проблемної ситуації, тоді для того, щоб організувати процес прийняття рішень, менеджер застосовує системний аналіз.
У загальному виді процедури системного аналізу включають методики проведення дослідження й організацію процесу ухвалення рішення. Предмет же системного аналізу являють собою «органічно цілісні системи, у розряд яких попадають біологічні, психологічні, соціальні, економічні, складні технічні системи, а також комплексні кліматичні, географічні й геологічні утворення» [37]. Сам термін «системний аналіз» (далі – СА) з'явився в роботах корпорації РЭНД, організованої наприкінці 1940-х рр. у США для рішення глобальних військових завдань і ряду слабоструктурированных загальних проблем і соціально-економічних процесів.
Основу системного аналізу становить загальна теорія систем, що дозволяє здійснювати дослідження проблем, не розв'язуваних аналітично. Як правило, подібного роду проблеми містять невизначеність ситуації, що утрудняє прийняття рішень. Системний підхід поєднує формальні знання й інтуїцію фахівців і стимулює цілеспрямоване аналітичне мислення. Він передбачає розбивку процесу дослідження на подпроцессы, моделює процеси целеобразования й дозволяє виробити алгоритм ухвалення рішення, спрямований на усунення проблем, що нагромадилися.
У процесі системного аналізу здійснюється не тільки системне формулювання проблем, але й установлення між ними причинно-наслідкових зв'язків і визначення найбільш значимих серед них, для того щоб потім сформулювати мета й визначити способи її досягнення. При цьому часто логічний аналіз супроводжується математичними, статистичними обчисленнями й вербальними оцінками як проблем, так і цілей і варіантів їхнього досягнення.
Суть аналізу (декомпозиції) складається в поділі цілого на частині, у поданні складного у вигляді простих складових.
Особливість системного аналізу - використання формальних і неформальних процедур визначення цілей і функцій систем керування. Цей аналіз застосовується для рішення проблем у ситуації невизначеності, коли варто використовувати експертні методи прийняття рішень.
Під аналізом розуміється процес дослідження систем, заснований на їхній декомпозиції з наступним визначенням статичних і динамічних характеристик елементів, розглянутих у взаємозв'язку з іншими елементами систем і навколишнім середовищем. Мети аналізу проявляються в прагненні підвищити ефективність функціонування системи, а також у визначенні найкращого варіанта серед всіх альтернативних.
Відносно систем керування завдання аналізу зводяться до наступних процедур:
визначення об'єкта аналізу;
структурування системи;
визначення функціональних особливостей системи керування;
дослідження інформаційних характеристик системи;
визначення кількісних і якісних показників системи керування;
оцінка ефективності системи керування;
узагальнення й оформлення результатів аналізу.
У цьому процесі дослідник може обрати один із двох напрямків аналізу: визначення стану системи, щоб позначити зони, що вимагають поліпшення, і стимулювання змін або дослідження альтернативних варіантів новостворюваної системи з метою вибору кращого варіанта.
Синтез (агрегування) є центральною ланкою створення систем, його суть складається в з'єднанні (уявного або реальному) простих складового об'єкта в єдине ціле.
Розглянемо аналітичні й синтетичні методи дослідження систем.
Ще Р. Декарт, французький філософ і математик, пропонував: розчленуєте досліджуване завдання на стільки частин, щоб легко й зручно було неї вирішувати. Саме так і надходять математики: коли інтеграл не «береться в чоло», – його «беруть» вроздріб.
Інший підхід відомий з міркувань древніх філософів: всі люди смертні; Каїн - людин, виходить, Каїн смертний.
У першому випадку використовувалися методи аналізу, у другому - синтетичний метод дослідження.
Основні етапи розглянутих методів наведені в табл. 5.1.
Агрегування й декомпозиція, згадані в табл. 5.1, є процедурами дослідження систем і являють собою наступне. Декомпозиція - процедура розкладання цілого на частині. Агрегування - процедура об'єднання частин у ціле.
Таблиця 5.1
Процедури дослідження систем
Особливості синтетичних методів укладаються в тім, що внесок кожної частини в загальносистемний ефект залежить від внеску інших частин. Тому, наприклад, якщо кожну частину змусити функціонувати щонайкраще, то ефект не буде найвищим. Наприклад, якщо кожний гравець футбольної команди буде націлений на ворота супротивника так, що буде прагнути забити гол, те свої ворота залишаться незахищеними й багато хто із гравців виявляться поза грою. Тобто акцент робиться не просто на розгляд окремих частин, а на їхню взаємодію.
Складність системного аналізу укладається в тім, що при розчленовуванні цілого на частині не були втрачені властивості системи (властивості цілого).
Області застосування системного аналізу в економіці. Особливість системного аналізу полягає в тому, що він дозволяє формувати модель навколишньої дійсності поступово, обґрунтовуючи її адекватність на кожному кроці. Починається аналіз із вивчення проблемної ситуації й формулювання проблеми.
Виділимо основні області застосування системного аналізу з погляду розв'язуваних завдань:
аналіз оточення системи;
аналіз внутрішнього втримування системи;
аналіз соціально-економічних параметрів системи;
аналіз цілей і функцій;
підвищення ефективності процедур аналізу проблем і прийняття рішень;
розробка організаційної структури;
визначення втримування системи й зв'язків між її частинами.