Требование не ограничивает условия и методы реализации, однако, точно предписывает модель результата и совокупность средств ее реализации.
Свобода выбора в достижении цели расширяется, так как индивид вправе использовать имеющиеся в его распоряжении средства по своему усмотрению, лишь бы получить необходимый результат.
Требование предписывает только точные параметры модели результата. Индивид имеет полную свободу выбора средств, имеющихся в его распоряжении.
В этом случае предписанная модель войдет в состав совокупной цели, а остальные компоненты сформируются на основе его знания в виде принятого решения о том, как реализовать исходное требование.
Требование - не имеет никаких ограничений. Это случай, когда требование не несет в себе необходимости конкретных предписаний по всем компонентам цели.
Рассмотрим соотношения между целью, характером деятельности и видом результата.
Созерцательная деятельность (отдых, необычная обстановка и др.).
Сознание может воспринимать, а может и не воспринимать какие- нибудь существующие в памяти образы.
Для созерцательной деятельности характерно отсутствие целевой установки и результата.
Деятельность носит характер эксперимента. Субъект действия создает некоторую “исполнительную” систему из имеющихся (известных) средств, при известных методах и условиях, однако модель результата точно не определена. Следовательно, не определен и момент фиксации результата.
В этом случае говорят о постановке эксперимента и о результатах эксперимента, положительных или отрицательных. Для экспериментальной деятельности характерно наличие цели и неопределенность результата.
Исследовательская деятельность — потребность познания, познавательно-практическая потребность.
Для исследовательской деятельности характерно наличие цели, результаты деятельности могут быть полезны в будущем.
Производственная деятельность. Субъект действия создает некоторую “исполнительную” систему при полной определенности компонентов цели, в том числе и модели результата.
Цель реальных систем можно свести к трем основным видам формального их задания:
* требуемое конечное состояние системы;
*требуемый порядок смены состояний — движения системы;
*требуемое “направление” движения системы без фиксации конкретной конечной точки.
Итак, между потребностью и результатом располагается большое пространство неопределённости, которое можно преодолевать разными путями. Так что есть выбор, но не всегда хватает оснований для выбора.
Управление должно быть адекватно целям и эффективно.
53
Раздел 4 Законы управления
Лекция 10
4.1.Исходные определения
Термин «закон» является одним из наиболее широко употребляемых понятий, в связи с чем, приведём справку из академического словаря:
БЭС, 1998г.
В данном рассмотрении нас будут интересовать необходимые, устойчивые отношения между элементами, интересующей нас системы, с точки зрения реализации управления по отношению к различным объектам.
Процесс реализации управления основывается на следующих фактах.
Мы установили, что система, формирующая управляющие воздействия u(t) называется управляющей подсистемой, а система, “испытывающая” на себе внешние воздействия — управление (управляющие воздействия), называется управляемой подсистемой (объектом управления).
Воздействия управляющей системы на объект управления рассматриваются как процесс, как последовательная смена значений u(t).
Управляющие воздействия направлены на то, чтобы функционирование, (движение), системы управления способствовало достижению цели.
При этом, состояние выхода управляющей системы u(t) от управляющего воздействия, в любой момент времени t зависит от состояния её входов, которые являются выходами объекта управления Y(t-1).
Следовательно,
Следует отметить, что управляющие воздействия во многом зависят от свойств управляющей системы (ее структуры, параметров и др.) — р:
Необходимо отметить важную отличительную особенность управляющей системы — ее непосредственная собственная цель не совпадает с целью управляемой системы.
Собственная цель управляющей системы — выработка управляющих воздействий u(t).
Цели для объекта управления могут быть разнообразными.
54
Однако собственная цель управляющей системы не должна противоречить цели объекта управления. Объекты управления могут быть многоцелевыми и получать управляющие воздействия от нескольких управляющих систем.
На процесс выработки и осуществление управляющих воздействий оказывает влияние внешняя среда. Все элементы процесса и его динамика показаны на рис. 4.1.1.
Рис. 4.1.1 Элементы процесса управления системой
Реально в качестве факторов внешней среды могут выступать ресурсы, выделяемые для достижения цели управления, сведения об условиях функционирования объекта управления и др.
Влияния внешней среды могут быть известными, случайными (неизвестными, непредсказуемыми) или неопределенными (неизвестными и непредсказуемыми).
Следовательно, закон управления в общем виде может быть представлен как:
где: F - закон управления для данной системы управления;
p – свойства управляющей системы;
ξ - свойства внешней среды.
55
Исходя из вышеизложенных рассуждений, закон управления можно сформулировать следующим образом.
Закон управления это правило (Fy) выработки управляющего воздействия с учетом особенностей (свойств и возможностей) (р) управляющей системы и учета степени влияния внешней среды (ξ).
В обобщенном виде закон управления — правило достижения цели управления.
Сущностью закона управления является нахождение функции Fy, т.е. оценка несоответствия выходов объекта управления У(t —1) и модели объекта управления (модели результата).
Управление должно быть эффективным.
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 У и требуемый (желаемый) результат Утр , которые включают множество частных показателей, позволяющих всесторонне оценить результат функционирования системы управления.
Как правило, для многих практических задач принимается, что значение показателей, определяющих цель У, фиксировано, а реальный результат Утр будет зависеть от варьируемых частных показателей h т.е. У= У(h).
Достижение эффективного управления, во многом, зависит от научно обоснованного системного подхода, который формируется на основе обобщения научного и практического опыта в исследованиях и построениях оптимальных систем управления.
Проблема состоит в том, что системный подход к решению задач по строительству новых систем, не может быть основан только на предыдущем опыте.
В своей основе, он должен включать и развитие новых идей устройства систем, и новые достижения в области техники и технологий, и совершенные средства и способы управления.
Гносеологической основой системного подхода (гносеология — раздел философии, изучающий формы и методы научного познания) общая теория систем, начало которой положил австралийский биолог Л. Берталанфи.
Предназначение этой науки он видел в поиске структурного сходства законов, установленных в различных дисциплинах, исходя из которых можно вывести общесистемные закономерности.
Системный подход представляет одну из форм методологического знания, связанную с исследованием и созданием объектов как систем, и относится только к системам (первая черта системного подхода).
Второй чертой системного подхода является иерархичность познания, требующая многоуровневого изучения предмета: изучение самого предмета — “собственный” уровень; изучение этого же предмета как элемента более широкой системы — “вышестоящий” уровень - и, наконец, изучение этого предмета в соотношении с составляющими данный предмет элементами — “нижестоящий” уровень.
Третьей чертой системного подхода является изучение интегративных свойств и закономерностей систем и комплексов систем, раскрытие базисных механизмов интеграции целого.
56
И наконец, четвертой чертой системного подхода является его нацеленность на получение количественных характеристик, создание методов, сужающих неоднозначность понятий, определений, оценок.
Другими словами, системный подход требует рассматривать проблему не изолированно, а в единстве связей с окружающей средой, постигать сущность каждой связи и отдельного элемента, проводить ассоциации между общими и частными целями.
Все это формирует особый метод мышления, позволяющий гибко реагировать на изменения обстановки и принимать обоснованные решения.
С учетом сказанного определим понятие системного подхода.
.
Системный подход — это подход к исследованию объекта (проблемы, явления, процесса) как к системе, в которой выделены элементы, внутренние и внешние связи, наиболее существенным образом влияющие на исследуемые результаты его функционирования, а цели каждого из элементов определены исходя из общего предназначения объекта.
.
На практике для реализации системного подхода необходимо предусмотреть выполнение следующей последовательности действий:
- формулировку задачи исследования;
- выявление объекта исследования как системы из окружающей среды;
- установление внутренней структуры системы и выявление внешних связей;
- определение (или постановка) целей перед элементами исходя из проявляющегося (или ожидаемого) результата всей системы в целом;
- разработку модели системы и проведение на ней исследований.
В настоящее время много работ посвящено системным исследованиям. Все они рассматривают решение системных задач, в которых объект исследований представляется в виде системы.
Системные задачи могут быть двух типов: системного анализа или системного синтеза. Задачи анализа — определение свойств системы по известной структуре, изучение свойств уже существующего образования. Задачи синтеза — определение структуры системы по ее свойствам, т.е. создание новой структуры, которая должна обладать желаемыми свойствами.
.
Рассмотрим особенности реализации системного подхода.
Любое исследование предваряет его формулировка, из которой должно быть понятно, что нужно делать и на основании чего это делать.
В формулировке задачи исследования надо постараться различить общий и частный планы. Общий план определяет тип задачи — анализ или синтез.
Частный план задачи отражает функциональное предназначение системы и описывает характеристики, подлежащие исследованию.
Например:
1) разработать (общий план — задача синтеза) космическую систему, предназначенную для оперативного наблюдения земной поверхности (частный план);
2) определить (общий план — задача анализа) оперативность, наблюдение земной поверхности с помощью космической системы (частный план).
Конкретность формулировки задачи во многом зависит от знаний исследователя и имеющейся информации.
.
57
Меняется представление о системе. И это приводит к тому, что, почти всегда, имеются различия между поставленной и решаемой задачами.
Чтобы они были несущественными, формулировка задачи должна корректироваться в процессе ее решения. Изменения в основном будут касаться частного плана сформулированной задачи. Особенностью выделения объекта как системы из окружающей среды является то, что необходимо выбрать такие его элементы, деятельность или свойства которых проявляются в области исследования данного объекта.
Например, пусть задачей исследования будет определение возможности наблюдения земной поверхности с помощью космического аппарата,
В табл. 3.1.1 приведен порядок выделения исследуемой задачи (объекта) из внешней среды, в которую входят выделяемые элементы, внешние системы и исходные данные.
Между элементами устанавливаются связи, т.е. образуется структура системы. Необходимость выявления (либо создания) той или иной связи определяется степенью ее влияния на исследуемые характеристики: должны оставляться те, которые оказывают существенное влияние.
В тех случаях, когда связи неясны, необходимо укрупнить структуру системы до известных уровней и проводить исследования в целях последующего углубления детализации до необходимого уровня.
Не должны вводиться в структуру системы элементы, не имеющие связей с другими элементами.
Из сказанного следует вывод: установление внутренней структуры не является операцией только начального этапа исследования, она будет уточняться и изменяться, по мере проведения исследований.
Этот процесс отличает сложные системы от простых, в которых элементы и связи между ними не изменяются в течение всего цикла исследования.
Таблица 4.1.1
Пример декомпозиции объекта исследований
Сложные системы, как правило, исследуются на моделях. Целью моделирования является определение реакций системы на воздействия, границы функционирования системы, эффективность алгоритмов управления.
Модель должна допускать возможность вариаций изменения количества элементов и связей между ними с целью исследования различных вариантов построения системы.
Процесс исследования сложных систем носит итеративный характер, и число возможных приближений зависит от априорных знаний о системе и жесткости требований к точности получаемых результатов.
58
Лекция 11