Конспект лекций по теории систем управления (994584), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Рис. 8. Двухуровневая система с n нижестоящими управляющими системами и единственной вышестоящей управляющей системой.

Координация - это сфера, деятельности или задача вышестоящей управляющей системы, в ходе которой она пытается добиться, чтобы нижестоящие системы управления функционировали согласованно. Успех вышестоящей управляющей системы в осуществлении надлежащей координации оценивается по отношению к общей глобальной цели, поставленной перед всей (в данном случае двухуровневой) системой. Так как нижестоящие управляющие системы действуют так, чтобы достичь своих собственных индивидуальных целей, то, вообще говоря, между ними возникает конфликт, который, приводит к тому, что, скорее всего глобальная цель не будет достигнута. Действия координатора направлены как раз на последствия такого внутриорганизационного конфликта, которые он должен, постараться если не полностью исключить, то, по крайней мере, уменьшить.

Существует два понятия координируемости:

1. Координируемость по отношению к задаче, решаемой вышестоящей управляющей системой;

2. Координируемость по отношению к глобальной задаче.

Существуют три подхода к рассмотрению в оказании на нижестоящие решающие элементы такого влияния, которое приводит к желательным в некотором заранее установленном смысле результирующим взаимодействиям:

1. Прогнозирование взаимодействий. Координирующие сигналы могут содержать в себе, помимо всего другого, прогноз связующих входов (сигналов); в этом случае каждый координирующий сигнал  из  несет с собой прогнозные значения = ( 1, . . . , n) связующих входов, которые будут иметь место в связи с подачей управляющих воздействий.

2. «Развязывание» взаимодействий. Каждый нижестоящий решающий элемент получает право при решении собственной задачи рассматривать связующие входы как дополнительные свободные переменные, которые он волен, выбирать по своему усмотрению. Очевидно, что подлежащие решению задачи нижестоящего уровня определяются в этом случае так, как если бы нижестоящие решающие элементы и подпроцессы были полностью «развязанными» (т. е. автономными). Тогда связующий вход u, выбираемый нижестоящими решающими элементами, есть просто часть решения x и будет задаваться отображением : Х —>U.

3. Оценка взаимодействий. Координатор в этом случае не сообщает точных значений связующих сигналов, а лишь ограничивает области их изменения: каждый координирующий сигнал , при­надлежащий , выделяет множество, = 1 X ... X n U; тогда i-й решающий элемент считает i установленным диапазоном возмущений.

Современный взгляд на многоуровневые социально-технические системы (СТС).

Развитие рыночной концепции хозяйствования в России требует выработки научного подхода к перестройке существующих социально технических систем (СТ-систем).

Существующая теория многоуровневых иерархических систем [1,2] не отражает многих существенных аспектов СТ-систем. Широко применяемая модель системы «вход-выход» удобна для описания технических систем, но никак не для СТ-систем, особенности которых отражены в [З]. Предлагаемые в [1] уровни - страта, слой, эшелон недостаточны для описания СТ-систем; сами названия уровней не получили широкого распространения в практике управления; слабо отражены важнейшие для СТ-систем аспекты устойчивости, самоорганизации. Поэтому в настоящее время актуально построение теории многоуровневых иерархических СТ-систем, которая позволяла бы решить задачи анализа и синтеза, включая реконструкцию и реинжениринг реальных СТ-систем.

Изложим основные положения этой теории. Под СТ-системой будем понимать комплекс избирательно включенных компонентов со следующими свойствами:

С1) Целенаправленность - взаимодействия и взаимоотношения компонентов направлены на реализацию определенной цели или нескольких целей;

С2) Целостность - невозможность дробления без потери каких-то существенных свойств. Свойство целостности проявляется в системе в возникновении «новых интегративных качеств», не свойственных образующим ее компонентам. Существенным проявлением целостности являются новые взаимоотношения системы как целого со средой, отличные от взаимодействия с ней отдельных элементов. Свойство целостности связано с целью для выполнения которой предназначена система. Целое не сложнее части, оно просто иное.

С3) Самоорганизация - способность СТ - системы успешно и устойчиво взаимодействовать с внешней средой путем изменения целей, структуры и поведения. Это свойство есть лишь у всего комплекса в целом, но нет ни у одного ее компонента;

С4) Иерархичность - свойство построения СТ-систем и любых выделенных из них подсистем. Важнейшая особенность иерархичности как свойства проявляется в том, что свойство целостности проявляется на каждом уровне иерархии. Благодаря этому на каждом уровне возникают новые свойства, которые не могут быть выведены как сумма свойств подчиненных элементов, и каждый подчиненный элемент иерархии приобретает новые свойства, отсутствующие у него в изолированном состоянии.

Модель СТ-системы представляется тройкой []

S=<V,St,P>,

где S - СТ-система, V - множество целей, St - структура, Р - поведение (задается какой-нибудь математической моделью, например, моделью переменных состояния, моделью «вход-выход» и т.д.).

Смысловые срезы системы представляются совокупностью уровней:

Y1) описания (физический, математический, информационный, социальный, экономический и т.д.);

Y2) функционального управления (стратегическое и тактическое планирование, управление и регулирование, координация, контроль);

Y3) принятия решений (удовлетворительное - с заданным качеством, рациональное, оптимальное);

Y4) обучения, адаптации и организации (обучение, самообучение, саморегуляция, самоподдерживание, регенерация, самодос-траивание, самоорганизация);

Y5) отношения порядка (подчинение, вхождение и т.д.).

В качестве основных принципов перестройки (реинжениринга) СТ-систем предлагаются следующие:

П1) Принцип многоуровневости, заключающийся в том, что из-за особенностей СТ-систем необходимо проводить ее декомпозицию на указанные выше 5 уровней. Необходимость соблюдения этого принципа диктуется сложностью рассматриваемых систем, содержащих большое количество разнородных взаимосвязанных элементов и иерархичностью расположения их по отношению друг к другу. Без такого многоуровневого представления СТ-систем, задачи анализа, синтеза, реконструкции таких систем могут оказаться неразрешимыми.

П2) Принцип иерархичности, заключающийся во введении при решении задач перестройки многоуровневых иерархических СТ-систем (МИСТС) иерархии моделей.

ПЗ) Принцип системности, заключающийся в необходимости:

1. Рассматривать иерархические СТ-системы как системы с вышеописанными свойствами С1-С4.

2. Учитывать, что при решении задач перестройки необходима система моделей синтеза и реконструкции различных срезов иерархических систем.

П4) Принцип эффективности управления, заключающийся в построении системы моделей перестройки МИСТС, исходя из целей управления.

П5) Принцип согласования различных срезов МИСТС, заключающийся в последовательно-параллельной взаимосвязанной перестройке отдельных МИСТ-систем.

П6) Принцип диссипативности, заключающийся в стремлении МИСТС усовершенствовать свою архитектуру, подобно резцу, высекающему из глыбы мрамора скульптуру, убирая все лишнее, гася и устраняя все второстепенные, случайные эффекты [5]. Но происходит так лишь в зоне действия притягивающего множества в пространстве состояний - аттракторов, представляющих асимптотически устойчивые множества. В аттракторах системе самой «хочется» упорядочиться и обрести некую законченность вопреки любым оказывающим сопротивление помехам и воздействиям.

П7) Принцип устойчивого функционирования, заключающийся в способности МИСТС переходить из одного аттрактора в другой и умело управлять этим процессом, чтобы попадать в нужный аттрактор и не попадать в «странные аттракторы», внутри которых траектории блуждают нерегулярным образом. Устойчивость СТ-систем подразделяется [] на устойчивость целей, структурную (коннективную) устойчивость, устойчивость поведения.

П8) Принцип самоорганизованности, заключающийся в способности успешно взаимодействовать с внешней средой. Эта способность объясняется самой природой МИСТС.

П9) Принцип гибкости структуры и поведения, заключающийся в способности быстро переходить к новой структуре и линии поведения при изменении целей.

П10) Принцип преемственности в широком и узком смысле. В широком смысле означает, что нужно использовать все достижения в различных областях экономики, математики, менеджмента, общей теории управления, социологии, телекоммуникационных сетей и т.д. В узком смысле означает, что перестройка должна оставлять все положительное существующей системы, отвечающее целям перестройки.

П11) Принцип рациональности и оптимальности, заключающийся в использовании многокритериальных формализованных моделей оптимизации и рациональных моделей и методов искусственного интеллекта и интеллектуальных систем.

П12) Принцип координированности, заключающийся в декомпозиции общей задачи перестройки и функционирования системы на задачу координатора и задачи подсистем (или подчиненных элементов), решение которых дают решение общей задачи.

Функции управления.

1. Планирование – функция процесса управления, на которой, исходя из миссии и целей организаций, определяются показатели развития и функционирования предприятия. Одним из основных показателей является производственный план.

Планирование классифицируется:

по срокам (времени):

1. стратегическое (долгосрочное);

2. тактическое (среднесрочное);

3. оперативное (краткосрочное).

по качеству принятия решений:

1. оптимальное планирование, которое подразделяется:

• однокритериальное планирование;

• многокритериальное планирование;

• планирование в условиях неопределенности;

1. абсолютно гарантированное планирование;

2. удовлетворительное планирование.

1. Организация - это функция управления, задачей которой является формирование структуры предприятия и обеспечение всем необходимым для выполнения намеченного плана.

2. Мотивация - функция управления, задачей которой является повышение активности персонала для выполнения целей организации.

3. Координация - центральная функция, обеспечивающая бесперебойность и непрерывность управления. Главной задачей координации является достижение согласованной работы всех звеньев организации, путем установления связей между этими звеньями.

4. Контроль- это функция управления, задачей которой является оценка и учет результатов работы организации. Главным инструментом контроля является наблюдение, проверка всех сторон деятельности, учет и анализ. Контроль выступает элементом обратной связи, т.е. результаты контроля обязательно сравниваются с планируемыми показателями и используются для корректировки плана.

Взаимосвязь функций управления показана на рис. 9.

Рис. 9

Планирование

Оптимальное планирование (однокритериальная модель)

Пример 1. Предприятие выпускает n видов изделий. Известна величина прибыли, которая может быть получена от реализации единицы i вида продукции. Известен расход j вида ресурса (финансовые, материальные, трудовые и т.д.) на выпуск единицы i вида продукции. Известны предельные объёмы лимитирующих ресурсов. Необходимо определить какое количество изделий каждого вида нужно выпустить и реализовать в течение года с целью получения максимальной прибыли.

Пример 2. Банк имеет возможность инвестировать финансовые ресурсы в размере 100 млн. долларов в два проекта. При инвестировании в первый проект прибыль составляет 25% годовых, при инвестировании во второй проект - 30% годовых. Для обеспечения ликвидности в 1-ый проект должно быть вложено не менее 80% средств, предполагаемых для вложения в оба проекта. Учитывая налоговую политику, во второй проект должно быть, вложено не менее 10% имеющихся средств. Определить, какое количество финансовых средств должно быть вложено в 1-ый и 2-ой проект с целью получения максимальной прибыли.

Для каждого из этих примеров модель планирования может быть описана моделью линейного программирования.

Характеристики

Список файлов лекций