Книги по разным темам Pages:     | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 41 | МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Оренбургский государственный университет С.В. МИРОНОВ, А.М. ПИЩУХИН МЕТАСИСИСТЕМНЫЙ ПОДХОД В УПРАВЛЕНИИ МОНОГРАФИЯ Рекомендовано к изданию Ученым Советом государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Оренбургский государственный университет в качестве научного издания Оренбург 2004 УДК 004.94:658.01 М-73 ББК 65.050.03 Рецензент доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой программного обеспечения вычислительной техники и автоматизированных систем Оренбургского государственного университета Соловьев Н.А.

Миронов С.В., Пищухин А.М.

М-73 Метасистемный подход в управлении: Монография. - Оренбург:

ГОУ ОГУ, 2004.- 338 с.

ISBN Монография предназначена для специалистов в области системного анализа и управления. Рассмотрены как общие вопросы системного анализа, так и особенности метасистемного подхода. Книга может быть полезна аспирантам, а также студентам, как дополнительный источник по курсам: Управление техническими системами, Теория управления, Введение в системный анализ, Системы автоматизации и управления.

0605010202 М ------------6Л9-2000 ББК 65.050.03 й Миронов С.В.

й Пищухин А.М.

й ОГУ, 2004 г.

ISBN 2 Введение О достоинствах системного подхода написано большое количество книг, эффективность его применения доказана многочисленными примерами. Однако большинство примеров касается структурированных систем (по терминологии американского системного аналитика Джорджа Клира). И хотя часто говорят об интегрированных системах (метасистемах), достаточно серьезные исследования методологии решения типовых задач, связанных с ними, отсутствуют. Данная работа призвана, в первую очередь, заполнить этот пробел.

Однако метасистема может быть определена только после того, как описаны все другие типы систем, поэтому к работе приложены необходимые сведения из системологии Дж. Клира /1/.

С другой стороны, разговор о метасистемах без привязки к предметной области уведет в абстрактную математику. Нисколько не умаляя достоинств этого направления, здесь будем рассматривать метасистемный подход в конкретной области - в теории управления. Управление на верхних иерархических уровнях неизбежно выходит на некоторое множество совместно работающих систем, поэтому здесь метасистемный подход является наиболее актуальным.

Метасистемы можно поделить на два больших класса: с последовательным выбором лишь одной системы, функционирующей в каждый конкретный момент времени, или некоторого подмножества параллельно функционирующих. Возможна также комбинация этих двух основных классов. В соответствии с этим разделением в работе рассмотрены особенности постановки и решения задач оптимального функционирования, а также типовые задачи, возникающие при синтезе и управлении такими метасистемами.

В качестве практических областей применения рассмотренной методологии выбраны: контроль качества готовой продукции, организация медицинского обслуживания, а также выбор методики оценки уровня безопасности при эксплуатации промышленных объектов. Столь разнообразный спектр лишний раз подчеркивает широту разработанных методов, двумерность современной науки по выражению Клира.

Авторы признательны рецензентам, прочитавшим рукопись и сделавшим массу полезных исправлений.

История зарождения науки об управлении и системах Человек поднялся над животным миром благодаря, в первую очередь, своей осознанной деятельности.

Деятельность становится осознанной тогда, когда ставится конкретная цель, подбираются средства для ее достижения, осуществляются воздействия в необходимый момент времени, в определенном месте и должной интенсивности, контролируются и корректируются полученные результаты. Все это, вместе взятое, образует процесс управления.

Исторически организованная деятельность людей потребовалась на самых ранних стадиях эволюции, например, при охоте и рыболовстве. Будучи мало осознанной, такая деятельность привела даже к созданию первых самодействующих устройств - автоматов в виде различного рода ловушек.

Неожиданность и эффективность первых крупных результатов от организованной деятельности людей привела их на волне эйфории к созданию грандиозных и мало для чего пригодных сооружений в виде пирамид. На найденных при раскопках осколках глиняных египетских сосудов сохранились изображения способа их постройки /2/. Большая колонна рабов несла тяжелую плиту. Впереди этой колонны шли музыканты, которые музыкальным сопровождением задавали определенный темп и ритм рабам, осуществляя координацию их индивидуальных усилий. По бокам колонны шли надсмотрщики с палками (стимулами), которые подстегивали выбивающихся из общего темпа и ритма рабов. Позади колонны также шли надсмотрщики, которые добивали тех, кто не мог подняться. Подобные изображения сегодня можно трактовать как факт трансляции определенных норм процесса управления, которые по прошествии тысячелетий мало изменились.

Как и тогда, первоначально задают нечто, что позволяет координировать совокупность индивидуальных усилий, дополнительно к этому обеспечивают необходимое стимулирование. Затем контролируют соответствие индивидуальных усилий заданным условиям. Если есть несоответствие, которое можно устранить, не нарушая процесса, его устраняют (регулирование). Если обнаруженное несоответствие не поддается регулированию, то освобождаются от исполнителя или его заменяют. Заметим, что публичное и неотвратимое избиение палками выбивающихся из общего темпа и ритма служило не только средством регулирования и ускоряло процесс выбывания негодных рабов, но и стимулировало остальных выдерживать заданные условия процесса.

Но, скорее всего, эти нормы в те времена не воспринимались вне конкретного процесса строительства пирамид и поэтому вряд ли осознавались как нормы управления, по крайней мере, мы не располагаем материалами, показывающими, что у египтян существовал особый термин для обозначения феномена управления.

На основании дошедших до нас исторических документов считается, что первоначально понятие управления было сформировано греками в XI - X в.в.

до нашей эры. Оно обозначалось как л (кибернетика) и означало искусство вождения кораблей, которое было жизненно важным для развития Греции. Отметим, что корабль - пентеконтера (50 - ти весельное судно) - был самым сложным в то время техническим устройством, которое, как и многие последующие технические устройства, во многом обусловило социальные процессы того периода (по мнению М.С. Солодкой /2/).

Потребности в точном измерении времени, возникшие в связи с развитием кораблевождения, привели к созданию такого распространенного автомата как часы.

Автоматизация в виде механических театров, пишущей куклы, сада с поющими райскими птицами вызывала у людей восторг и восхищение. И вместе с тем, самодействие автомата могло вызывать суеверный ужас. Например, при зажигании свечи в храме открывались двери. На самом деле свеча нагревала сосуд с водой, которая перетекала в другой сосуд и своей тяжестью с помощью шнура открывала дверь. Непосвященному человеку казалось, что это действуют сверхъестественные силы.

Развитие управления как науки началось с использования на производстве паровых машин.

Максвеллом и Вышнеградским была развита теория регуляторов, подобных регулятору Уатта.

К концу 19 века теория управления развивалась в двух аспектах: управление государством (governmant) и управление в технических системах (control).

Появление фабричного производства вызвало необходимость науки об управлении предприятием (management).

Отечественные ученые Сеченов, Павлов показали, что реакция животных организмов аналогична действию технических устройств (автоматов).

Завершил обобщение этих разрозненных ветвей в единой теории управления, названной кибернетикой, Н. Винер.

Процесс управления, как осознанное достижение цели, органично требует применения системного подхода, то есть выстраивания средств достижения цели в некоторую систему. Однако лишь развитие вычислительной техники в конце 60-ых годов 20 века привело к пониманию того, что любое явление, обращенное в цифры и введенное в компьютер, приобретает некоторые общесистемные черты, когда его конкретная физическая сущность теряется. С этого момента активно начал развиваться системный подход при изучении любых процессов и явлений.

1 Основные понятия и определения 1.1 Основные понятия системного анализа Основы теории систем являются наиболее общими и развились в результате интеграции знаний многих наук. Такие понятия, как система, структура, среда, состояние, информация, управление приобрели статус общенаучных /3/.

Под системой первоначально будем понимать совокупность взаимосвязанных элементов, каждый из которых связан с элементами системы более тесно, чем с элементами, не входящими в систему и объединенными в качестве внешней среды. Система может выделяться исследователем из окружающего мира в соответствии с поставленной целью либо создаваться для достижения некоторой цели.

Такое определение, хотя и не является строгим, все же позволяет оттенить два следующих понятия, возникающих при синтезе системы: необходимость элементов системы и их достаточность (полноту). Первое означает, что в систему включены элементы, только самые необходимые, без которых ее функционирование невозможно. Второе - что включенных в нее элементов достаточно и не нужны другие, слабо связанные с ней.

С другой стороны, система должна обладать некоторым системным свойством, не возникающим от обычного сложения свойств составляющих ее элементов, то есть эмерджентностью. Например, отдельные детали двигателя внутреннего сгорания являются пассивными элементами, а собранные вместе образуют активный элемент - двигатель, обладающий свойством совершать механическую работу.

1.2 Основные понятия теории управления В данной работе рассматриваются особенности системного подхода применительно к управлению технологическими процессами. В связи с этим обсудим ряд относящихся сюда понятий.

юбой технологический процесс осуществляется рабочими операциями и операциями управления. Соответственно замена человека в рабочих операциях называется механизацией, а замена человека в операциях управления называется автоматизацией /4/.

Как видим из определения, в основе автоматизации лежит процесс управления.

Управление есть целеобусловленное, целеподчинённое субъектнообъектное взаимодействие, в результате которого достигается в той или иной степени цель субъекта.

Главным в процессе управления является цель. Цель - это желаемый мысленный конечный результат. Если есть цель, то начинается управление, нет цели - не может быть и управления. Цель - первична, она - основополагающая всего процесса управления.

Цель управления ставится человеком или группой людей, называемых субъектом управления.

Для достижения поставленной цели субъект ищет средства. Под средствами понимается все, что способствует достижению цели: от орудий труда и энергетических источников до друзей, которые могут помочь. К средствам относится и последовательность операций в процессе управления (алгоритм управления). С использованием выбранных средств проводится управление и достигается результат, пусть не всегда точно соответствующий цели, а хотя бы в пределах допустимых отклонений. Такое взаимодействие ЦЕЛЬСРЕДСТВА-РЕЗУЛЬТАТ показано на рисунке 1.1.

Цель Средства Результат Рисунок 1.1 - Схема достижения цели Понятия: цель, средства, результат имеют существенные различия.

Цель - идеальный образ, мысленная модель желаемого. Средства могут быть реальными и абстрактными; это может быть и умственная работа и вполне конкретные орудия труда, это и общественная деятельность и контроль конкретного технологического процесса и многое, многое другое. Результат - это конкретно существующее достижение (или недостижение) заданной цели.

В соответствии с поставленной целью субъект управления выделяет из окружающей природы главное из средств достижения цели - объект управления и воздействует на него управляющими воздействиями, чтобы добиться определенного его состояния или поведения. При этом объект подвержен возмущающим воздействиям, которые обычно препятствуют достижению цели.

Объект управления может иметь любую природу: и физическую, и химическую, и биологическую, и социальную. Естественно, что природа объекта управления в сильной степени влияет на характер процесса управления. В англоязычной литературе нет единого термина, эквивалентного нашему понятию УуправлениеФ. Там существует три самостоятельных термина: government - государственное управление, management - управление в сфере бизнеса, control - управление в технических системах. Введение различных терминов для обозначения управления различными объектами подчёркивает, что имеющиеся особенности процесса управления, являющиеся следствием различной природы объектов, весьма существенны.

Объект управления может быть не только материальным (например, в случае управления роботом), но и идеальным объектом (например, при управлении проектами). В качестве объекта управления можно рассматривать технологический процесс изготовления какого-либо продукта. Таким образом, объект управления - часть объективной реальности, которую выделяет субъект в соответствии с поставленной целью управления.

От объекта управления зависят средства управления. Они различны, но всегда соответствуют объекту, а объект согласован с целью, то есть существует закон соответствия. В простейших случаях этот закон приводит к полной детерминированности процесса управления, то есть чёткой определённости в каждый момент времени. Например, пусть объектом управления является резервуар с жидкостью, в котором уровень жидкости может понижаться за счёт ее расхода. Цель управления будет состоять в обеспечении возможности в любой момент пользоваться этой жидкостью (например, для полива).

Она характеризуется конкретным параметром - уровнем жидкости в резервуаре и, следовательно, технически формулируется постоянством этого уровня. Средство управления должно обеспечивать долив жидкости при понижении её уровня. Результат может оцениваться точностью поддержания заданного уровня.

Таким образом, организация процесса управления включает постановку цели, поиск средств ее достижения и организацию их системного взаимодействия для достижения поставленной цели. Если эта задача теоретически решена, то следующим действием является правильное согласование взаимодействий в рамках модели цель - средство - результат. Рассмотрим этот аспект подробнее.

Pages:     | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 41 |    Книги по разным темам