Сущность и задачи управления

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ В ЭНЕРГЕТИКЕ

Сущность и задачи управления

Процесс управления представляет собой информационно-сигнальный процесс, конечной функцией которого является выработка информационно-сигнальных воздействий на управляемый объект для перевода его в требуемое состояние, определяемое поставленной целью.

С позиций системного подхода управление можно определить как функцию системы, обеспечивающую либо сохранение ее основного качества (т. е. совокупности свойств, утеря которых приводит к разрушению системы), либо выполнение некоторой программы, обеспечивающей устойчивость функционирования и достижения поставленной цели.

Соответственно системой управления называют систему, в которой реализуется указанная функция. В ней можно выделить две подсистемы: управляющую (субъект управления) и управляемую (объект управления) (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Элементы системы управления.

Хотя единого общепринятого определения системы не существует, в самом широком смысле под системой понимают множество, элементы которого закономерно связаны между собой.

Система может быть простой или сложной.

Простая система – это система, функционирование которой можно исследовать (в пределах поставленной задачи) как нечто целое без разбиения ее на более мелкие системы.

Большая (сложная, или кибернетическая) система – это система с разветвленной структурой и значительным количеством взаимосвязанных и взаимодействующих элементов.

На любые системы существенно влияет внешняя среда. В зависимости от степени и практической значимости этого влияния кибернетические системы подразделяются на открытые и закрытые. Процессы в открытых системах определяются влиянием внешней среды и сами на нее воздействуют. В закрытых (замкнутых) системах в процессе функционирования используется только информация, вырабатываемая внутри самой системы в результате взаимодействия входящих в нее элементов.

Любая система имеет иерархическую структуру, т. е. ряд звеньев, расположенных в порядке их функциональной значимости (от низшей к высшей).

Сложные системы и процессы управления ими являются объектом изучения кибернетики.

У. Р. Эшби в 1956 г. были сформулированы пять основных принципов кибернетики.

Принцип достаточного разнообразия системы управления, согласно которому управляющая подсистема должна реагировать на все сигналы, поступающие от управляемой подсистемы, т. е. по сложности она не должна ей уступать.

Принцип эмерджентности – неаддитивность свойств совокупности элементов, образующих систему. Система как целое может обладать свойствами, которые отсутствуют у образующих ее элементов, и наоборот – не обладать свойством, существующим у отдельных элементов.

Принцип внешнего дополнения, согласно которому никакой план не может быть выполнен абсолютно точно.

Принятие управленческого решения должно осуществляться путем выбора одного из нескольких альтернативных вариантов.

Управление системой не может осуществляться без обратной связи.

Производственная система (фирма, корпорация и т. д.) представляет собой сложную систему с иерархической структурой, т. е. она состоит из совокупности вертикально соподчиненных производственных подсистем или уровней. Схема представленная на рис. 1.1, существует на каждом уровне, однако цели, задачи и программы для них различны. В целом управляемая подсистема (объект управления) должна рассматриваться как сложная система, а, следовательно, в соответствии с первым принципом кибернетики, упомянутым выше, адекватная ей управляющая подсистема (субъект управления) также должна быть сложной системой с иерархической структурой. Иерархическая система управления – это система, имеющая многоуровневую структуру в функциональном или организационном плане.

Управление производственной системой должно быть оптимальным.

Оптимальное управление – это такая совокупность управляющих воздействий которая при заданных ограничениях обеспечивает наивыгоднейшее (обычно максимальное или минимальное) значение некоторого количественного показателя – критерия оптимальности, характеризующего эффективность функционирования управляемого объекта, а следовательно, и эффективность (качество) управления.

Это позволяет объективно сопоставлять результаты управления, достигаемые различными способами. Выбор критерия оптимальности определяется как назначением и целью рассматриваемой системы, так и конкретными условиями ее функционирования.

В социально-экономических системах различают глобальный и локальный, внешний и внутренний критерии оптимальности. Глобальный критерий отражает эффективность организации системы с точки зрения ее эмерджентных свойств в соответствии с интересами, присущими отдельным ячейкам (подсистемам) данной системы. Локальный критерий характеризует эффективность состояния или развития отдельных подсистем.

Внешний критерий оптимальности оценивает эффективность данного уровня структурной организации системы с точки зрения высшего ее уровня или эффективность подсистемы, исходя из интересов системы в целом. Внутренний критерий отражает интересы, присущие структурной социальной или экономической ячейке, в том смысле, что эти интересы являются продуктом самосознания соответствующего коллектива людей в данных условиях.

Сущность процесса управления не изменяется с изменением его типа и характера. Поэтому можно говорить о некоторой его обобщенной структуре, состоящей из упорядоченной совокупности специализированной функциями управления.

Совокупность функций управления образуют управленческий цикл. Можно сказать, что управленческий цикл – это совокупность функций управления, упорядоченных в логической последовательности. Каждая функция управления состоит из нескольких элементов (рис. 4.2).

Для обеспечения целенаправленного функционирования производственной системы каждый процесс управления формирует и использует информационную модель соответствующего управляемого процесса, которая простирается в будущее до момента достижения целей системы. Он вырабатывает управляющие воздействия, повторяющиеся через определенные интервалы времени. В связи с этим вводятся понятия горизонта и шага управления.

Горизонт управления – это период времени, на который простирается от данного момента в будущее модель производственного процесса системы, формируемая и используемая процессом управления.

Шаг управления – это промежуток времени между двумя непосредственно следующими друг за другом управляющими воздействиями.

Важнейшим моментом управления производственной системой, обеспечивающим ее целенаправленное функционирование, является определение целей всей системы и ее подсистем. Именно по этому выработка целей выделяется в особую функцию управления, занимающую ведущее место в управленческом цикле.

Цель системы – это конкретный результат ее функционирования, подлежащий достижению к определенному моменту времени в будущем.

Выработка цели – это процесс генерирования альтернатив возможных и достижимых результатов функционирования системы и выбор одной из них в качестве цели системы.

Для выработки целей производственной системы необходимо располагать достаточно надежной информацией о возможных путях развития этой системы и ее внешней среды. Получение такой информации обеспечивается входящим в функцию управления «Выработка цели» элементом «Прогнозирование-1».

Прогноз – это вероятностное суждение о состоянии, результатах функционирования и качественных характеристиках какого-либо объекта в определенный момент времени в будущем и об альтернативных путях достижения каких-либо результатов.

Прогнозирование – это процесс формирования прогноза на основе анализа тенденций функционирования или развития соответствующего объекта или совокупности взаимосвязанных объектов.

В управленческом цикле (рис. 1.2) все рассмотренные функции имеют строго определенное положение, вытекающее из логической последовательности их выполнения, и в этом отношении структура управленческого цикла жестко фиксирована. Однако в различных управляющих процессах в зависимости от их иерархического уровня и горизонта управления не все функции управления представлены в одинаковом объеме. Так, в управляющих процессах нижних иерархических уровней и с малыми горизонтами управления функции анализа и прогнозирования реализуются в значительно меньшем объеме, чем в управляющих процессах более высоких уровней и с большими горизонтами управления.

«Прогнозирование-1» относится к тому этапу реализации процесса управления, когда цели еще не выработаны, и имеет своей задачей дать представление о том, какие альтернативные цели или варианты функционирования могут быть реально установлены.

Для управленческого цикла высшего иерархического уровня объектами прогнозирования являются конъюнктура рынка, перспективы научно-технического прогресса, динамики социально-экономических показателей общества и т. д.

Следующая функция управления – «выработка решения». Первый элемент этой функции «Прогнозирование-2» обеспечивает получение информации об условиях достижения выбранной цели и определяет пространство возможных альтернативных путей решения связанных с этим задач. Объектами «Прогнозирования-2» могут быть объем продаж, позиции конкурентов, цены и т. д. Результаты прогноза служат основой для разработки плана.

Рис. 1.2. Структура управленческого цикла.

Чтобы управляемая подсистема могла функционировать и обеспечить достижение намеченной цели, для нее и всех ее подсистем необходимо определить в соответствии с располагаемыми ресурсами координированную и распределенную во времени последовательность действий и получаемых промежуточных результатов. Модель такой последовательности действий представляет собой план системы, а процесс её получения называется планированием и является важнейшим элементом рассматриваемой функции управления.

План – это информационная модель распределенной во времени и по подсистемам последовательности действий и промежуточных результатов системы и всех её подсистем, необходимых для достижения интегральной цели системы.

Планирование – это процесс разработки плана по достижению интегральной цели системы с учетом имеющихся у неё ресурсов.

Третий элемент функции управления «Выработка решения» – «Принятие решения». В процессе управления производством постоянно принимается много решений по различным вопросам в деятельности производственных систем. Принятие решения является одним из важнейших элементов процесса управления и состоит в выборе одной из множества возможных альтернатив. Решения, в принципе, принимаются только там, где есть выбор. Если выбора нет, не может быть и принятия решения.

Принятие решения – это информационно-сигнальный процесс, реализуемый с целью выбора одной из множества возможных альтернатив.

В общем случае структуру процесса принятия решения можно представить в виде совокупности логически упорядоченных специализированных этапов (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Структура процесса принятия решения.

Реализация системой исполнительных действий, предусмотренных планом, требует генерации и управляющей подсистемой информационно-сигнальных воздействий на управляемую системой. Генерация этих воздействий осуществляется функцией управления «Реализация решения».

Управляющее воздействие – информационно-сигнальное воздействие на объект управления, обеспечивающее достижение заданных планом состояний и результатов его функционирования за каждый шаг управления.

В производственных системах управляющее воздействие реализуется в форме информационно-сигнальных воздействий либо на человека, либо на органы управления средств труда. В первом случае оно является особенно сложным и требует использования различных методов и стимулов, обеспечивающих высокую эффективность труда работников.

Последняя функция управленческого цикла – «Контроль». В процессе функционирования системы, когда её цель и план уже установлены, важно не допустить или вовремя устранить возникающие от них отклонения. Обнаружение таких отклонений и определение их величины реализуется с помощью функции контроля, также являющейся обязательной стадией любого управляющего процесса.

Контроль – это сравнение фактических и заданных планом на каждый шаг управления состояний и результатов функционирования производственной системы и её подсистем и определение величины расхождения между ними.

Реализация этой функции управления обеспечивается двумя её элементами: «Учет» и «Анализ».

Учет – это отображение и запоминание управляющей подсистемой прошлых состояний, результатов функционирования и потребностей управляемой подсистемы.

Главной особенностью учета является то, что он всегда обращен в прошлое, отражает прошлые состояния и результаты функционирования объекта управления. Однако получаемые при этом информационные модели используются при выработки ил коррекции цели системы и при выработки корректирующих управляющих воздействий на её компоненты. Таким образом, с помощью учета осуществляется связь от управляемого объекта к управляющему.

В случае обнаружения по данным учета отклонений от планов и цели системы с помощью анализа должны быть выявлены причины этих отклонений

Анализ – это исследование и оценки связей между факторами, параметрами и результатами функционирования системы (с учетом взаимодействия с внешней средой), выявление причин отклонений фактических состояний и результатов от плановых.

Результаты анализа используются системой обратной связи для корректировки целей и планов управляющего объединения.

Таким образом, система управления – сложная кибернетическая система. Как известно, теория и практика кибернетики базируется на применении математических методов описания и исследования таких систем, на построении адекватных им математических моделей. Математическое моделирование систем и процессов управления – основной метод кибернетики, для реализации которого необходим очень серьезный математический аппарат: теория вероятностей и математическая статистика, теория игр, исследование операций, математическое программирование, корреляционный и регрессионный анализ и т. д.

Для реализации модели системы управления, представленной на рис. 2.2, необходим адекватный математический аппарат.

Элементы функций управления «Выработка цели» и «Выработка решения», «Прогнозирование – 1» и «Прогнозирование – 2» должны обеспечить прогноз для различных горизонтов управления: задачей первого является долгосрочное прогнозирование для систем высшего иерархического уровня, второго – краткосрочное прогнозирование для оперативного планирования на низших иерархических уровнях. Соответственно различают и используемые для решения этих задач математические модели, Для «Прогнозирования – 1» целесообразно применять методы экспертных оценок (в частности, метод «Дельфи», матричный метод, метод построения сценариев и прогнозных графов). Задачи краткосрочного прогнозирования (элемент «Прогнозирование – 2») удобно решать экстраполяционными методами или методами корреляционного и регрессионного анализа; здесь могут найти применения и цепи Маркова.

Исключительно важную роль в рассматриваемой модели играет функция «Выработка решения». Процесс выработки и принятия решения характеризуется следующими особенностями:

Наличие цели, которую нужно достичь.

Наличие альтернативных вариантов действий, с которыми связаны различные затраты и различные вероятности достижения намеченной цели.

Наличие ограничений в выборе вариантов действий (ограничения могут быть вызваны действием экономических, технических, социальных и экологических факторов).

Поскольку, как отмечалось выше, управление должно быть оптимальным, при принятии решения необходимо оптимизировать выработанный критерий управления.

Необходимость использования как детерминированной, так и стохастической информации, что обусловлено требованиями системного подхода к задачам управления сложными системами.

Для реализации функция управления «Выработка решения» с учетом перечисленных особенностей рассматриваемого процесса необходимо привлечение соответствующего математического аппарата. Наиболее часто используются:

- методы линейного и динамического программирования;

- методы поиска условного оптимума с помощью функций Лагранжа;

- методы теории статистических решений.

При реализации функции управления «Контроль» находят применение:

- методы статистического контроля;

- методы корреляционного и регрессионного анализа.