Эффективность управления системой

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

Для оценки эффективности управления необходимо формализовать и измерить реальный (фактический или ожидаемый) результат Y и требуемый (желаемый) результат Y_mp , которые включают множество частных показателей, позволяющих всесторонне оценить результат функционирования системы управления. Как правило, для многих практических задач принимается, что значение показателей, определяющих цель Y_mp, фиксировано, 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 = p(Y(h), 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) 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\

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

§ определение оптимального (минимального или максимального) 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:

q(h) G_n, h_n ,H,

где h_n — Парето-оптимальные значения характеристик исследуемого объекта.

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

Во втором случае при минимизации частного показателя q1, задается следующим образом:

где h* — оптимальное значение характеристик исследуемого объекта.

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

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

Основные требования при выборе критерия:

§ 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

1. Система — это множество составляющих единство элементов, их связей и взаимодействий между собой и 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 приобретают 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.

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

Движение системы — процесс последовательного изменения ее состояния.

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.

Обратная связь — то, что соединяет выход с входом и используется для контроля за изменением выхода. Единственное назначение обратной связи -изменение протекающего в системе процесса.

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

Ограничение системы — то, что определяет условия реализации процесса. Ограничения системы определяются целями и принуждающими связями, т.е. связями, определяющими границу системы и те требования, по которым она должна действовать. Под требованиями понимаются условие, положение, предписание, отражающие закономерности, порядок, отношение и взаимодействие характеристик, обязательных для выполнения.

2. Потребность является причиной создания системы, а альтернативный вариант ее реализации — конкретной целью ее достижения, т.е. потребность первична по отношению к цели. Система образуется после того, как выбран альтернативный вариант удовлетворения потребности, т.е. 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, т.е. цель несет в себе элементы неопределенности. Наличие неопределенности в исходной модели требует оценки будущего результата.

3. 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).

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 к поставленной цели.

Эффективность управления системой рассматривается как степень 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 понятия "связь (взаимосвязь)", "взаимодействие".

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. Каковы формы входных и выходных процессов?

12. Назовите функции подсистемы обратной связи.

13. Назовите функции ограничения системы.

14. Дайте классификацию систем по признакам.

15. Определите сущность понятия управления системой.

16. Определите понятие "цель".

17. Раскройте варианты трансформации требований в цель.

18. Какова сущность закона управления системой?

19. Что такое критерий эффективности управления системой и способы его задания?

Литература

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

1.2. Акофф Р., Эмери Ф. О целеустремленных системах: Пер. с англ. М.:
Советское радио, 1974.

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

1.4. Афанасьев В.Г. Общество: системность, познание и управление. М.:
Политиздат, 1981.

1.5. Белман Р., Глинсберг И., Гросс О. Некоторые вопросы математической теории процессов управления. М.: Советское Радио, 1974.

1.6. Берталанфи Л. Общая теория системы: критический обзор // Исследования по общей теории систем. М.: Прогресс, 1969.

1.7. Вир С. Наука управления: Пер. с англ. М.: Энергия, 1971.

1.8. Бунш Г. Теория систем. М.: Советское Радио, 1978.

1.9. Бурков В.Н. Человек. Управление. Математика. М.: Просвещение, 1989.

1.10. Гиг Дж. ван. Прикладная общая теория систем: В 2 т.: Пер. с англ. М.: Мир, 1981.

1.11. Денисов А.А., Колесников Д.Н. Теория больших систем управления: Учебное пособие. М.: Энергоиздат, 1982.

1.12. Директер С., Рорер Д. Введение в теорию систем: Пер. с англ. М.: Мир, 1974.

1.13. Дружинин В.В., Конторов Д.С. Проблемы системологии. М.: Мир, 1974.

1.14. Каган М.С. Человеческая деятельность. (Опыт системного анализа).
М.: Политиздат, 1974.

1.15. Калман Р., Фалб П., Арбаб М. Очерки по общей теории систем: Пер. с англ. М.: Мир, 1971.

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

1.17. Касти Дж. Большие системы: Пер. с англ. М.: Мир, 1982.

1.18. Клиланд Д., Кинг В. Системный анализ и целевое управление: Пер. с англ. М.: Советское радио, 1979.

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

1.20. Ларин А.А. Теоретические основы управления: Учебное пособие. Ч. 1. Процессы, системы и средства управления. М.: РВСН, 1998.

1 21. Малин А.С. Исследование систем управления. Курс лекций. М.: ГУ ВШЭ, 1998. 1 22. Мессарович М., Мако Д., Тахара И. Теория иерархических многоуровневых систем: Пер. с англ. М.: Мир, 1973. 1 23. Моисеев Н.Н. Математические задачи системного анализа. М.: Наука, 1981.

1.24. Мухин В.И. Основы исследования систем: Курс лекций. Новогорск: АГЗ МЧС России, 1997.

1.25. Негойце К. Применение теории систем к проблеме управления / Пер. с англ. В.Б. Таржова; Под ред. С.А. Орловского. М.: Мир, 1981.

1.26. Николаев В.И., Брук В.М. Системотехника: методы и приложения. Л.: Машиностроение, 1985.

1.27. Оптнер С.Л. Системный анализ для решения деловых и промышленных проблем: Пер. с англ. М.: Советское Радио, 1969.

1.28. Основы общей теории систем: Учебное пособие. Ч. 1. СПб.: ВАС, 1992.

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

1.30. Партер У. Современные основания общей теории систем: Пер. с англ. М.: Наука, 1971.

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

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

1.33. Рогожин С.В. Исследование систем управления: Учебное пособие.
М.: Национальный институт бизнеса, 1999.

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

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

1.36. Теория управления. Терминология: Сборник рекомендуемых терминов. Вып.107. М.: Наука, 1988.

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

1.38. Холл А. Опыт методологии для системотехники: Пер. с англ. М.: Советское
радио, 1975.

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

1.40. Цвиркун А.Д. Структура сложных систем. М.: Советское радио, 1975.

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

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