Основы теории управления. Лекции. Лабораторные работы. РГЗ. Экзамен

1.

Основы теории управления
Лекции. Лабораторные работы. РГЗ. Экзамен
«Чтобы умно поступать, одного ума мало …»
Ф.М.Достоевский
Зачем ИТ-специалисту знание теории управления?
Автор: П.В.Терещенко, каф.АСУ НГТУ
Новосибирск -2023

2.

Содержание дисциплины
1. Работа с понятиями. Понятие управления. Предмет дисциплины.
Базовые понятия (компоненты управления): субъект, объект, цель,
управляющее воздействие, модель управляемой системы.
2.Необходимые понятия теории систем. Понятие «система». Теоретикомножественный и системный подходы в анализе и синтезе систем
управления.
3. Системы и модели. Цикл познания реальности. Уровни
моделирования в познании. Моделирование и модели систем (модели
черного ящика, состава и структуры). Основные аналитические и
синтетические свойства систем. Процесс «сборки» целого. Явление
редукционизма.
4. Типы управления: программное; управление по параметрам
(регулирование); управление по структуре; управление по целям;
большими системами; сложными системами; управление при
отсутствии информации о конечной цели. Типы сложности систем.
5.Управление в технических системах. Эргатические системы
.управления. Управление организационными системами.

3.

Познание процессов организации и управляемого развития
объектов (явлений реальности) - это базовая проблема
современности:
1. Не зная или не понимая законов организации
(организованности и процесса организовывания) реальности,
то есть, не имея достаточных знаний об исследуемой
реальности, – знаний о ее представлении в виде систем,
нельзя говорить об управлении и управляемом развитии.
Пример: климат, здоровье и т.д.
2. Управляемое развитие возможно только через осознанное
(системное) понимание последствий изменения организуемой
реальности. Если нет знаний об организации данного класса
систем, то нельзя принимать стратегические решения по
реорганизации системы.
«Пора бы зарубить вам на профессорских макушках, любой
эксперимент сначала на лягушках». (Пожелание людей дела всякого
рода либеральным реформаторам (Гайдаровской команде), 1993 год).

4.

Схема определения понятий
При установлении порядка появились имена.
Поскольку возникли имена, нужно знать
предел их употребления.
Знание предела позволяет избавиться от
опасности.
Лао Цзы
Между двумя противоположными мнениями
находится не истина, а проблема.
И.В.Гёте

5.

Схема определения понятий
Если двое говорят одно и то же, то это не одно и то же. (Лат.)
•Явление
•Реальность
•Объект
•Феномен
Понятие
Определение
Термин
В научном употреблении - термин, знак.
В обыденном употреблении - слово.
Явление, реальность, объект - то, что обозначается термином (словом)
при попытках что-либо объяснить.
Феномен - термин, используемый в процессе научного исследования для
обозначения данности, объективности, наличия чего-либо.
Понятие - некая абстракция (т.е. модель), имеющая для своего
содержания объективную основу в виде общих характерных свойств
у конкретных реально существующих объектов данного класса.

6.

Определение - краткая по форме, но целостная характеристика
понятия, в сжатом виде выражающая его содержание. Определения
одного и того же понятия могут опираться на разные признаки
явления, следовательно определений одного и того же понятия
объективно может быть много.
Термин - словесное обозначение понятия, его символ (знак).
Семиотика – наука о свойствах знаков и знаковых систем. Изучает
человеческие коммуникации с помощью естественного или
искусственного языка.
Зачем ИТ-специалисту такого рода знания?
Принципы научного исследования:
1. О терминах не спорят. Спорят об определяемых
явлениях. О терминах договариваются.
2. Интуитивное толкование терминов в процессе
исследования недопустимо.

7.

8.

Понятие позиции субъекта-исследователя
(теория – это продукт исследовательской деятельности)
Необходима осторожность в обращении с основополагающими
понятиями (терминами) теорий (научных дисциплин), которые
широко используются в обыденной речи, в рамках различных теорий
и различного рода стандартов:
1. Существуют научные школы, которые характеризуются позицией
исследователей при анализе определенного класса объектов и
предметов исследования (объект и предмет в науке разделяются).
Позиции определяются используемыми методологическими
принципами и методами исследования в познании конкретных
феноменов (объектов, явлений).
2. Одни и те же термины могут обозначать разные явления или разные
взгляды на явления в научных школах.
3. Может оказаться, что при использовании научных терминов их
наделяют обыденным смысловым содержанием или же они строго
не определены.
(Например: термины система, знания, организация,
информация, данные и т.д.)

9.

Важное замечание
Есть противоречие во взаимодействии субъекта, с
присущей ему конечностью физических и психических
ресурсов, с бесконечной природой исследуемого
явления. Оно преодолевается, на практике:
постановкой конечных целей во взаимодействии с
конкретными объектами;
построением моделей с содержащейся в них конечной
информацией для достижения целей;
рефлексией;
использованием обратной связи.
Проблема адекватности моделей при исследовании
объектов различной природы!!!

10.

Объекты исследования (организуемой, управляемой реальности)
Объект – часть бесконечного мира, выделенная и понимаемая
взаимодействующим с ней субъектом как единое целое (объект
взаимодействия или управления) в определенном отрезке времени.
Разделение объектов по их природе
Объекты
Косные
Живые
Искусственные
Созданные человеком: машины
(станки, ЭВМ и т.д.), здания,
сооружения и т.д.
Социальные
(Социальноэкономические)

11.

Свойства объектов исследования (управления)
Уникальные
Типические
Могут быть частично
Стабиль- выявлены субъектом
Есть научные знания
ные
(процесс системного
анализа)
Переменные
Дополнительные знания, получаемые при
исследовании объектов: результат
системного анализа проблемы или анализа
опыта практической деятельности.
Знания
проекта
Конкретный объект по отношению к
которому у субъекта есть проблема

12.

Управленческие
знания
Управление
(технические
системы, системы
автоматического
управления)
Управление
(человекомашинные
системы,
эргатические
системы
управления)
Управление
(организации,
организационные системы)
Основы теории управления

13.

Классификация Д.А.Новикова (ИПУ)

14.

Схема установления целей ИТ-проекта и их детализации

15.

Основные факторы влияния:
1) Принципы, политики и подходы.
2) Процессы.
3) Организационная структура.
4) Культура, этика и поведение.
5) Информация.
6) Услуги, инфраструктура и
приложения.
7) Персонал, навыки и компетенции.

16.

Своды знаний, используемые в разработке ИТ-инициатив
Особенности областей знания:
• собрать все накопленные в этих областях знания
нереалистично - объем накопленных знаний в них
огромен;
• дисциплины, в которых аккумулируются знания,
продолжают непрерывно и активно развиваться уже более
100 лет;
• наличие этих факторов привело к тому, что в современных
условиях полное (энциклопедическое) собрание знаний в
этих областях устареет быстрее, чем будет подготовлено;
• ИТ-специалистам следует познакомиться со сводами
знаний, которые в определенной мере будут необходимы
при выполнении ИТ-проекта.

17.

Знания для выполнении ИТ-проекта
Знания, которые в определенной мере необходимы при выполнении ИТ-проекта
Руководство к Своду знаний по бизнес-анализу (Business Analysis Body of
Knowledge, BABOK® Guide).
Свод знаний по управлению бизнес-процессами (Business Process
Management Common Body of Knowledge, BPM CBOK)
Руководства DAMA к своду знаний по управлению данными (Data
Management Body of Knowledge, DMBOK)
Свод знаний по управлению проектами PMBoK (Project Management Body
of Knowledge)
Общепринятая сумма знаний по программной инженерии (Software
Engineering Body of Knowledge, SWEBOK)
Бизнес-модель по руководству и управлению ИТ на предприятии (COBIT)
(Control Objectives for Information and Related Technologies)
Стандарты (ГОСТы) и корпоративные руководства

18.

Подготовлены три редакции свода знаний BABOK
Есть перевод третьей редакции BABOK.V3 на русский язык. Он
включает описание общепринятых практик в области бизнесанализа.
Задачи и методы, описанные в руководстве, могут быть
применимы на практике в большинстве контекстов, в которых
выполняется бизнес-анализ. Предлагаемый набор практик
должен быть адаптирован к конкретным условиям, в которых
выполняется бизнес-анализ.
Руководство помогает понять, какую информацию от
квалифицированного специалиста (бизнес-аналитика) следует
получать команде ИТ-проекта об архитектуре предприятия в
целом. Бизнес-аналитик может в ИТ-проекте конкретной
организации выполнять роль связующего звена во
взаимодействии бизнес-персонала с командой проекта.
Вопросы взаимного влияния изменений бизнеса или ИС друг на
друга представлены в ракурсе «Информационные технологии».

19.

Свод знаний BPM CBOK
• рассматривает управление бизнес-процессами как сочетание управленческих
знаний и знаний о поддерживающих управленческую деятельность
информационных технологиях. Управление бизнес-процессами – это
системный подход к выявлению, проектированию, исполнению,
документированию, измерению, мониторингу и контролю как
автоматизированных, так и неавтоматизированных бизнес-процессов,
нацеленный на стабильное достижение показателей, согласованных со
стратегическими целями организации.
• охватывает целенаправленную, коллективную, опирающуюся на
информационные технологии деятельность по выявлению, оптимизации и
управлению сквозными «от входа и до выхода» бизнес-процессами, т.е.
деятельность, нацеленную на бизнес-результат (ценность для потребителей).
Создание версии BPM CBOK 4.0 (2017 год) вызвано изменением практики BPM и
BPMS, так как:
• получили распространение методологии аджайл (Agile), минимального
программирования (low-code, no-code), роботизации процессов (RPA);
• появились и начали использоваться на практике новые технологии (блокчейн,
искусственный интеллект, машинное обучение, интернет вещей);
• возникла необходимость уделить большее внимание вопросам использования
репозиториев процессов и программного обеспечения для совместной работы.

20.

BPM CBOK можно характеризовать следующим образом:
1. Знакомство ИТ-специалиста со сводом знаний позволит ему
быть уверенным, что в области BPM у него нет явных
пробелов.
2. Разработчики BPM CBOK, опирались на собственный опыт
процессного управления. Представленные методы, имеют
свои области применения и проверены на практике, но
конкретный ИТ-проект может иметь свои особенности.
3. Рекомендуемые понятия BPM CBOK и набор методов уже
признаны широким кругом специалистов-практиков, которые
сверяли с ним свои решения. При этом свод знаний остается
развивающейся дисциплиной.
4. BPM CBOK не связан с коммерческими компаниями - его
рекомендации не ориентированы на конкретные
программные продукты и фирменные методологии.
5. Пользу от BPM CBOK получат практикующие специалисты
по управлению бизнес-процессами и ИТ-специалисты,
решающие вопросы их информационной поддержки.

21.

Управление данными DMBOK
В 2009 году Международной ассоциацией управления данными (Data
Management Association International, DAMA) опубликовано
«Руководства DAMA к своду знаний по управлению данными» (Data
Management Body of Knowledge, DMBOK).
В 2017 году было опубликовано руководство DMBOK2 (в 2020 году
сделан перевод на русский язык).
Основное назначение DMBOK:
1) выработка общепринятого согласованного представления об областях
знаний по управлению данными;
2) уточнение границ сферы управления данными;
3) определение руководящих принципов управления данными;
4) предоставление стандартных определений для наиболее часто
используемых понятий (общих и по областям знаний).
Кроме этого руководство включает:
– обзор лучших практик, методов, методик и альтернативных подходов;
– краткий обзор общих организационных и культурных вопросов;
– предоставление общеупотребительных фреймворков управления
данными.

22.

Управление проектами PMBoK
В нем представлены методики, подходы, инструменты и техники, необходимые для
эффективного выполнения проекта.
2. Свод знаний, с момента выхода первого издания в 90-е годы ХХ века, регулярно обновляют и
дополняют на основе полученного опыта решения проблем, возникавших в процессе
управления проектами. Актуальное издание на 2023 год – PMBoK 7, изданный в 2021 году.
3. Представленные в руководстве знания могут быть использованы командой проекта для того,
чтобы предусматривать и оценивать риски, принимать решения и строить оптимальные
маршруты прохождения проектов.
4. В любом проекте следует выделять набор взаимосвязанных процессов, соответствующих его
жизненному циклу: процессы инициации (подготовки), планирования, исполнения,
мониторинга, контроля и завершения
5. Основная задача использования PMBoK – представить в одном месте информацию о терминах,
процессах и артефактах в области управления проектами, использование которых обеспечит на
практике достижение согласованного понимания задач командой проекта.
6. Документ хорошо структурирован, описывает процесс управления проектом в целом и знания,
необходимые для выполнения отдельных задач внутри проекта.
Свод знаний содержит описание:
– терминов проектного управления;
– основных организационных структур компаний и ролей команды проекта;
– процессов и областей знаний об управлении проектами.
1.

23.

Общепринятая сумма знаний по программной инженерии SWEBOK
Публикуется обществом IEEE Computer Society с 2005 года как международный стандарт ISO/IEC.
Третья версия SWEBOK V3 одобрена и опубликована в качестве стандарта ISO/IEC TR 19759:2015.
Является основополагающим научно-техническим документом, который согласуется с современной
регламентацией процессов жизненного цикла программного обеспечения (ПО) стандартом ГОСТ
Р ИСО 12207 (ISO/IEC 12207).
Обновленная версия SWEBOK V3 (2014 год) содержит описание 15 областей знаний:
1) требования к ПО (Software Requirements);
2) проектирование ПО (Software Design);
3) конструирование ПО (Software Construction);
4) тестирование ПО (Software Testing);
5) сопровождение ПО (Software Maintenance);
6) управление конфигурацией ПО (Software Configuration Management);
7) управление в программной инженерии (Software Engineering Management);
8) процесс программной инженерии (Software Engineering Process);
9) инструменты и методы программной инженерии (Software Engineering Tools and Methods);
10) качество ПО (Software Quality);
11) профессиональные практики программного инжиниринга (Software Engineering Professional
Practice);
12) экономика программного инжиниринга (Software Engineering Economics);
13) основы вычислений (Computing Foundation);
14) математические основы (Mathematical Foundation);
15) основы инжиниринга (Engineering Foundation).

24.

Бизнес-модель по руководству и управлению ИТ на предприятии COBIT
1. Рекомендации издаются в виде «Бизнес-модели по руководству и управлению ИТ на предприятии» и
обновляются по мере необходимости.
2. Методология COBIT универсальна и может быть рекомендована организациям любого масштаба и сферы
деятельности.
3. ИТ-специалистам можно ориентироваться на эту методологию как на свод знаний.
4. Версия COBIT 5 (2012 год) наиболее распространена.
Использование методологии дает возможность:
• руководить и управлять ИТ в масштабах всего предприятия не только в областях функциональной
ответственности ИТ, но и бизнеса в целом,
• учитывать потребности в ИТ внутренних и внешних заинтересованных сторон.
В COBIT 5 описан набор принципов и факторов влияния, которые обеспечивают внедрение системы руководства
и управления ИТ на предприятии. Рекомендуется использовать семь видов факторов влияния:
1) Принципы, политики и подходы.
2) Процессы.
3) Организационная структура.
4) Культура, этика и поведение.
5) Информация.
6) Услуги, инфраструктура и приложения.
7) Персонал, навыки и компетенции.
Версия COBIT 2019 года была актуализирована с учетом дополнительно полученного знания об
информационных технологиях. В ней предлагается учитывать взаимосвязи факторов влияния на
достижение ИТ-целей.
ГЛАВНОЕ: управление информационными технологиями должно стать неотъемлемой частью всех бизнеспроектов, включая инновационные. Необходимо также обеспечивать контроль над растущим числом ИТрешений, создаваемых и управляемых пользователями.

25.

ВЫВОДЫ
На уровне предприятия, интеграция применения
рекомендаций сводов знаний, стандартов и библиотек
должна обеспечить:
– формирование ценности для заинтересованных
сторон путём результативного и инновационного
использования ИТ на предприятии;
– удовлетворённость бизнес-пользователей
услугами и работой ИТ;
– соответствие ИТ законодательству, правилам,
контрактным обязательствам и внутренним
политикам;
– совершенствование связей между
потребностями бизнеса и целями ИТ.

26.

Аналитическое рассмотрение
управления

27.

Понятие системы
Термин «система» на практике используется в столь многочисленных
смыслах и значениях, что велика опасность упустить существенное
содержание этого понятия.
Любые объекты или явления могут быть рассмотрены как системы,
поэтому для достаточно полного понимания категории системы
необходимо рассмотрение семейства соответствующих определений —
как содержательных, так и формальных.
Лишь в рамках анализа семейства определений можно выразить
основные
признаки
понятия
«система»
и
сформулировать
соответствующие ему системные принципы.
Заметим, что определения понятия «система» могут иметь триадную
структуру, когда понятие содержит три компоненты «целостность –
элементность - связанность».

28.

Примеры определений понятия «система»
Под системой понимается:
a) комплекс элементов, находящихся во взаимодействии. (Л.
Берталанфи),
b) множество элементов с отношениями между ними и
между их атрибутами. (Холл А., Фейджин Р);
c) совокупность элементов, организованных таким образом,
что изменение, исключение или введение нового
элемента закономерно отражаются на остальных
элементах. (Топоров В. Н.);
d) совокупность элементов, находящихся в отношениях и
связях между собой определенным образом и
образующих
некоторое
целостное
единство
(Философский словарь).

29.

f) формальная взаимосвязь между наблюдаемыми
признаками и свойствами (Месарович М., Такахара Я.);
h) отображение входов и состояний объекта в выходах
объекта.(Месарович М.). И.т.д.
a) специальный способ организации знаний о реальности,
специально рассчитанный на наиболее эффективное
использование этих знаний для осуществления
некоторого целенаправленного взаимодействия с
реальностью (Емельянов, Наппельбаум).
b) способ организации знания о реальности, при котором
декларативная, процедурная и культурная
составляющие, а также целостные представления о
ней внутренне согласованы между собой (Емельянов,
Наппельбаум).

30.

Эволюция понятия система
Комплекс элементов, находящихся во взаимосвязи {A,R}
Комплекс элементов, находящихся во взаимосвязи, имеющий
определенную цель {{A,R}+Z}
Комплекс элементов, находящихся во взаимосвязи, выделенный
из среды с определенной целью в рамках определенного
временного интервала {{A,R}+Z+SR+DT}
Комплекс элементов, находящихся во взаимосвязи, выделенный
из среды с определенной целью в рамках определенного
временного интервала для поддержки процесса принятия
решений (деятельности ЛПР){{A,R}+Z+SR+DT}+ЛПР
t

31.

Триадная структура понятия «система»
Целостность
Элементность
Связанность
В плоскости триады одновременно существуют
три парных отношения, в определенной степени
смещенные относительно центра

32.

ВЫВОД: Два взгляда на системность объектов
исследования.
1. Системность понимается как фундаментальное свойство
объектов познания. Задачей системного исследования
становится изучение специфически системных свойств
объекта: выделение в нём элементов, связей и структур,
зависимостей между связями и тому подобных категорий.
Причём элементы, связи, структуры и зависимости
трактуются как присущие «природе» самих объектов
и в этом смысле объективные. Система в таком подходе
полагается как объект, обладающий собственными законами
жизни.
Элементы первичны. Система - множество элементов.

33.

2. Под системой понимается идеальный познавательный
конструкт, не имеющий естественной природы, посредством
которого задается общепринятый специфический способ
организации знаний и мышления. Системность определяется
не только свойствами самих объектов, но целенаправленностью
деятельности и организацией мышления.
В основу познания объектов реальности положено
предположение о существовании целого, которое затем
членится на компоненты.
Целое объективно первично.
Система – это представление целого для определенных
целей.
Различие в целях, средствах и методах деятельности приводит
к наличию множественности описаний одного и того же
объекта, что порождает в свою очередь установку на их синтез
и конфигурирование –формирование образа целого при
использовании знаний на практике.

34.

Любая попытка обобщить все основные значения термина
«система» с неизбежностью приводят к тому, что под
системой начинают понимать все что угодно.
Выход?
Всегда необходимо определяться с базовыми понятиями
(реальность, система, модель, аналитические и
синтетические свойства системы, сборка образа целого)
применительно к рассматриваемому классу объектов и
целям взаимодействия с конкретным объектом данного
класса.
В противном случае может быть «стрельба из пушки по
воробьям».

35.

Настоящее время
Категориальный и онтологический статус «системы
как таковой», «системного подхода» и «системного
анализа» все еще остаётся во многом
недоопределённым.
Это вызвано:
– принципиальными различиями
в профессиональных установках сторонников
системного подхода и системного анализа;
– попытками распространить эти понятия
на чрезвычайно широкий круг явлений;
– процедурной ограниченностью традиционного
понятия системы.

36.

Определим понятие «управление»
Рассмотрим ряд распространенных определений:
1. Управление – «элемент, функция организованных систем различной
природы: биологических, социальных, технических,
обеспечивающая сохранение их определенной структуры,
поддержание режима деятельности, реализацию программы, цели
деятельности».
2. Управление – «направление движения кого/чего-нибудь,
руководство действиями кого-нибудь» .
3. Управление – «воздействие на управляемую систему с целью
обеспечения требуемого ее поведения».
4. Управление – «процесс организации деятельности» объекта
управления субъектом управления для достижения поставленных
целей
5. Управление – «сознательная организация целенаправленного
функционирования системы и ее элементов».
6. Управление - процесс воздействия субъекта на объект в целях
перевода его в новое качественное состояние или поддержания в
установленном режиме. И т.д.

37.

7. Глоссарий.ру дает следующий набор определений термина:
Управление – как наука – система упорядоченных знаний в виде концепций,
теорий, принципов, способов и форм управления.
Управление – как искусство – способность эффективно применять данные
науки управления в конкретной ситуации.
Управление – как функция – целенаправленное информационное воздействие
на людей и экономические объекты, осуществляемое с целью направить их
действия и получить желаемые результаты.
Управление – как процесс – совокупность управленческих действий, которые
обеспечивают достижение поставленных целей путем преобразования
ресурсов на «входе» в продукцию на «выходе».
Управление – как аппарат – совокупность структур и людей,
обеспечивающих использование и координацию всех ресурсов социальных
систем для достижения их целей.
Существует и множество других определений, в соответствии с которыми
управление определяется как: элемент, функция, воздействие, процесс,
результат, выбор и т.п.
Необходимо также понимать различие и взаимосвязь понятий
управления развитием и управления функционированием.

38.

Предмет теории управления
Предметом исследований науки об управлении является
управление системами самой разной природы –
техническими, экономическими, социальными,
биологическими и др.
Предметом исследований менеджмента является
управление организациями (организационными
системами).
Под термином "наука об управлении" (или "теория
управления") зачастую неоправданного узко понимают только
формальную (математическую) теорию управления (наука об
управлении включает в себя множество таких теорий).
Многие специалисты по менеджменту постулируют
принципиальную невозможность использовать математические
методы для их предмета исследований (в силу сложности,
многосторонности и т.п. последнего).
Это приводит к ошибочному противопоставлению
менеджмента и математических теорий управления. На самом
деле они должны дополнять друг друга.

39.

40.

Простейшая входо-выходная модель системы
Простейшая, так как в ней присутствует один управляющий орган и
один объект управления.
Управляющий орган
(Регулятор, субъект управления)
Управление
Состояние
управляемой
системы
Управляемая система
(Объект управления)
Внешние воздействия

41.

Аналитическое рассмотрение понятия управления:
пять компонентов управления
Самое общее определение управления:
«управление есть целенаправленное воздействие на
систему».
Анализ понятия управления позволяет представить
управление двумя моделями:
I. Модель его состава, состоящая из следующих компонент:
1) объект управления S;
2) управляющее воздействие U*(t)
3) цель управления Y*(t);
4) субъект управления;
5) модель Sm управляемой системы;
II. Модель структуры управления, т.е. модель связей между
компонентами управления .

42.

В рассмотренных определениях понятия управления указаны
существенные компоненты (состав) управления:
Первый компонент управления - объект управления (представляется
как система S), который следует перевести из неудовлетворительного
состояния в желаемое (целевое). Состояние системы в любой момент
времени t характеризуется её выходными параметрами Y(t).
Второй компонент управления - управляющее воздействие U*(t). Это
целенаправленное воздействие .
Третий компонент управления - цель управления Y*(t) , которая должна
быть осуществлена за счёт управляющего воздействия.
Четвертый и главный компонент управления - субъект управления.
Главная часть системы управления, так как цель управления и
управляющее воздействие являются продуктами его активности.
Пятый компонент - система моделей, порождающая управляющее
воздействие в реальном масштабе времени по ходу управления. Для
осуществления управления необходимо иметь описание (модель) цели
Y*(t) и модель Sm управляемой системы.

43.

Существует два способа определять управляющее воздействие.
Способ 1. Эмпирический подход к управлению. Это поиск
нужного воздействия «методом тыка», т.е. путём перебора
всевозможных воздействий на самом объекте (системе S), пока
не натолкнёмся на то, которое даст нужный её отклик. Такой
подход иногда является единственно возможным, - например,
поиск выхода из лабиринта. Этим методом пользуются также
радиотехники при поиске неисправности в схеме.
Если возможных воздействий может быть очень много и даже
(для непрерывных систем) их количество бесконечно, то
вероятность при этом случайно угадать нужный вариант
ничтожно мала или равна нулю.
Способ 2. Рациональный подход к управлению. Он состоит в
том, чтобы искать нужное воздействие не на самой системе S, а
на её модели Sm. Модель системы содержит доступную нам
информацию о связях входов и выходов:
Ym(t) = Sm [V(t),U(t)].
Это позволяет решить уравнение Y*(t)=Sm[V(t),U(t)]
относительно единственной неизвестной функции U*(t).

44.

Модель управления в рациональном подходе к управлению
V(t)
1
Y(t)
Um*(t)
2
V(t)
5
U(t)
Ym(t)
Y*(t)
3
4

45.

Представление субъекта управления
(Две модели представления)

46.

Структурные компоненты человеческой деятельности
Горизонтальная цепочка («потребность-мотив-цель-задачи-технология-действиерезультат» соответствуют одному «циклу» деятельности.
Условно границы субъекта (индивидуального или коллективного) деятельности
обозначены пунктирным прямоугольником.

47.

1. Субъект определяется (в процессной модели) как:
• носитель предметно-практической деятельности и познания;
• источник активности, направленной на объект.
2. Субъект характеризуется присущим ему самосознанием, т.е. он
владеет в определенной мере орудиями предметнопрактической деятельности, формами языка, нормами
эстетических, нравственных оценок и т.д.
3. Деятельность субъекта является условием, при котором
определенный фрагмент объективной реальности выступает как
объект, данный субъекту в формах его деятельности.
4. Потребности определяются как нужда или недостаток в чемлибо, необходимом для поддержания жизнедеятельности
организма, человека (личности), социальной группы, общества
в целом. Потребности социальных субъектов – личности,
социальных групп и общества в целом – зависят от уровня
развития данного общества и специфических социальных
условий их деятельности .

48.

5. Объект будем определять как то, что противостоит субъекту в его
предметно-практической и/или познавательной деятельности. Объект
не тождественен объективной реальности. Он выступает как та ее
часть, которая находится во взаимодействии с субъектом.
6. Мотивация – процесс побуждения субъекта к совершению
определенной деятельности. Потребности конкретизируются,
опредмечиваются в мотивах, являющихся побудителями деятельности
человека, социальных групп, ради чего она и совершается.
7. Цели как субъективный образ желаемого результата ожидаемой
деятельности или действия обусловлены актуализированными
мотивами.
• Если цели задаются человеку извне или же он постоянно выполняет
однообразную работу, то процесса целеполагания
(построения/планирования /определения цели) не возникает.
• Если деятельность нестандартная (инновационная, творческая), то
цель определяется самим субъектом. Процесс целеполагания в таком
случае имеет свои собственные стадии и этапы, методы и средства.

49.

8. С учетом условий, требований, норм и принципов деятельности
цель конкретизируется в набор задач.
9. С учетом выбранной технологии (технология – это система условий,
критериев, форм, методов и средств решения поставленных задач)
выбираются действия, которые с учетом воздействия окружающей
среды приводят к определенному результату деятельности.
10. Результат деятельности оценивается:
• субъектом по собственным (внутренним) критериям;
• элементами окружающей среды (другими субъектами, включая
субъекта управления) – по своим (внешним) критериям.
Здесь термин «оценка» используется в двух значениях – как результат
«измерения», и как процесс.
Процесс оценки заключается в переходе из пространства состояний
системы в критериальное пространство, то есть, в установлении
зависимости между значениями оценок по критериям и значениями
показателей состояния системы.

50.

1) Состояние системы описывается некоторыми показателями,
измеряемыми в соответствующих шкалах.
2) Эффективность функционирования системы оценивается по
некоторым критериям, оценки по которым («оценка» – как результат)
также измеряются в соответствующих шкалах.
3) В ряде случаев критерии могут совпадать с показателями.
4) Выбор критериев обычно диктуется целями оценки.

51.

1.Социальные объекты, представляемые как сложные системы,
имеют «семиотическую (т.е. полноценно языковую) природу
информационных связей между подсистемами в противовес
простым системам, где имеется функциональная
сигнализация» [Шрейдер Ю.А., Шаров А.А].
2. Каждый элемент такой системы обладает некоторой свободой
выбора из ограниченного множества альтернатив, границы
которого обусловлены указаниями вышестоящего звена
управления. В таких системах, кроме управления, основанного
на целевых критериях, всегда «существует управление на
ценностных критериях с нежестким порядком соподчинения
элементов» [Цыгичко В.Н.].
Внимание! Без учета обоих видов управления описать и
объяснить поведение таких систем невозможно. При этом
следует понимать сложность и принципиальную
неоднозначность механизмов ценностно-ориентированного
поведения социально-экономических систем.

52.

Лекция 4
(8 учебная неделя)

53.

Модель управления в рациональном подходе к управлению
V(t)
1
Y(t)
Um*(t)
2
V(t)
5
U(t)
Ym(t)
Y*(t)
3
4

54.

Представление действующего субъекта
(посредством рассмотрения «внешних» (доступных
наблюдению) проявлений субъективности, выраженных в
поведении человека)
Субъекту (индивидуальному) свойственен следующий
набор специфических качеств (способностей):
1. Способность оценивать свои ощущения при
взаимодействии с внешней средой. Оценивание –
сугубо субъективная операция, «объективных оценок»
не бывает.
2. Способность к рефлексии .
3. Любознательность, любопытство, стремление к
познанию.
4. Способность к целеполаганию в основе которой
наличие системы ценностей и возможности выбора.

55.

5. Способность проявлять волю и характер
(целеустремленность) для достижения целей.
6. Способность испытывать эмоции.
7. Способность ощущать красоту и гармонию.
8. Способность отличать добро и зло (мораль, этика).
9. Способность к общению (обмену информацией) с другими
субъектами посредством языка и других знаковых систем.
10. Способность к воображению, творчеству, спонтанности.
Также субъект может обладать врожденными
индивидуальными выдающимися способностями
(талантами).

56.

Представление субъекта управления (группы)
Группа индивидов, объединенных любым общим интересом,
рассматривается как субъект, обладающий всеми указанными
субъективными качествами в особой (коллективной) форме.
Свойства субъекта определяются :
1. Качеством (свойствами) членов группы.
2. Характером взаимодействий членов группы.
3. Численностью группы.
Групповые свойства (т.е. индивидуальность свойств целого)
проявляются в наличии у индивидов системы предположений
(ментальных моделей) о реальности и разделяемых членами
группы ценностей, которые позволяют группе определить свою
роль в окружающей среде. Эти свойства определяют культуру
группы.
Степень совпадения индивидуальной и групповой культур
определяет степень принадлежности индивида к данной группе.

57.

Представление цели системы
Главной отличительной характеристикой человека от всех
остальных систем, существующих в природе, считают
способность к целеnолаганию , его целеусmремленность и
наличие воли.
Отправным моментом для формирования цели субъекта
является возникновение у него проблемы, т.е.
неудовлетворённости субъекта текущим состоянием
некоторой системы (реальности, представляемой
субъектом в виде системы).
Это состояние называется проблемной ситуацией.
Желание изменить ситуацию - это желание решить
nроблему.
Цель - это образ (модель) не существующего, но
желаемого состояния ситуации, являющейся проблемной.

58.

1.
2.
3.
4.
Важно понимать, что полное и правильное определение
цели субъекта может дать только он сам.
Выяснение у субъекта его цели сталкивается с рядом
трудностей, так как для определения цели субъект должен
сделать выбор между вариантами возможных изменений
состояния системы – развития ситуации. Этот выбор
субъект делает на основе оценивания и сравнения
вариантов, опираясь на свою систему ценностей.
Фундаментальным свойством субъекта является его
способность давать оценку любому объекту или событию в
его окружении. Но процесс оценивания характеризуется
возможностью ошибаться в своих суждениях. Наличие
ошибки в определении цели всегда приводит к неудаче в
получении желаемого результата.
Наиболее распространенные на практике ситуации
расхождения между объявленными и истинными целями –
это ситуации ошибочного определения целей.

59.

Типовые ситуации расхождения
между объявленными и истинными целями
Первый тип ошибки - смешение целей и средств.
Всё множество целей субъекта является совокупностью
взаимосвязанных будущих действий. Отношения между ними
образуют многоуровневую древовидную структуру, в которой каждый
элемент играет двоякую роль:
– он является целью по отношению к фрагментам нижнего уровня,
которые являются средствами достижения этой цели,
– он является одним из средств по отношению к цели верхнего
уровня. На верхнем уровне дерева находятся цели наивысшего
значения - жизненные ценности, определяющие для субъекта
смысл деятельности, а все нижние уровни связаны с
продвижением к реализации его жизненных ценностей.
Когда субъект отвечает на вопрос о его цели по отношению к данной
проблемной ситуации, то он должен определить, на каком «этаже»
дерева целей он находится. Он может ошибиться «этажом», приняв
средство за цель.
Страховкой от ошибки такого рода может служить задание вопроса
«Зачем это вам нужно?»

60.

Фрагмент дерева целей
Цели в организации всегда образуют сеть!

61.

Второй тип ошибки - подмена цели субъекта-проблемообладателя целью другого
заинтересованного лица (стейкхолдера). Стейкхолдерами называются все существенные
участники проблемной ситуации, включая не только субъекта-носителя проблемы (заказчика
проекта).
Третий тип ошибки – выявление не всех истинных целей .
Из-за всеобщей взаимозависимости в природе, существенных причин возникновения
проблемной ситуации бывает много; соответственно и истинных целей по её ликвидации
должно быть не меньше. В результате недостаточного системного анализа ситуации
выявляется перечень не всех истинных целей. Такая ситуация чрезвычайно опасна, так как
реализация истинных (но не всех существенных!) целей не приводит к решению проблемы.
Примеры:
• попытки удержать экономику от краха только за счёт внедрения в управление научных
методов и компьютеризации (информатизации).
реформы современности, которые кончаются неудачей именно из-за недостаточной
системности, неполноты постановки целей. Связь целей надсистемы и идеологии!
Четвёртый тип ошибки - субъект не осознаёт своих целей, и поэтому не может их
сформулировать. Есть состояние системы, вызывающее недовольство, но сформулировать,
желательное состояние системы для субъекта - затруднительно. Здесь субъект пытается
подменить цель простым отрицанием проблемы.
Выход из такой ситуации - помочь субъекту выявить свою истинную цель:
1.
При полной неспособности субъекта определить цель функция определения его целей
возлагается на других субъектов. Но это будут лишь представления других субъектов о его
целях.
2.
При затруднении в формулировке своих истинных целей можно предложить самому
субъекту выбрать подходящий вариант из списка возможных, т.е. поставить субъекта в
ситуацию выбора.

62.

Конкретизация понятия цели
Этап 1. Проблемная ситуация характеризуется состоянием Y0 выходов системы. Субъект желает чтобы
система была в состоянии Y*.
Мы имеем модель цели как несуществующего, но желаемого состояния системы.
Такая модель неконструктивна: так как этого состояния нет сейчас, и оно не может появиться сразу.
Этап 2. Y* объявляется будущим желаемым состоянием, которое когда-нибудь будет достигнуто.
Однако, будущее бесконечно, а цель желательно реализовать в обозримое время. Оценивается срок
достижимости целевого состояния.
– Если цель в принципе недостижима, но к ней можно приближаться, то такие цели называются
идеалами. Управление направляется на приближение к идеалу (спортивные рекорды,
воспитание гармонически развитой личности, построение идеального общества).
– Если оказывается возможным указать конкретное время Т*, по истечению которого можно
выйти на уровень Y*, то модель цели превращается из одномерной (Y*) в двумерную (Т*, Y*).
Управление должно обеспечить переход из состояния (0,Y0) в состояние (Т*, Y*).
Этап 3. Решение задачи выбора предпочтительной для субъекта траектории, начинающиеся в (0, Y0), и
кончающиеся в (Т*, Y*). Решение задачи на оптимизацию определяет Y*(t) - наилучший вариант
движения к конечной цели. Поэтому желательным будущим состоянием оказывается теперь не
только конечное состояние, но и каждая точка на оптимальной траектории Y*(t).
Завершённая модель цели - это вся траектория Y*(t) перехода от проблемной ситуации к конечному
целевому состоянию, т.е. понятие цели охватывает множество целевых состояний, Y*(t), 0≤t ≤ Т*, в
котором есть заключительное состояние Y(Т*) = Y* и промежуточные состояния, которые являются
промежуточными целями, средствами достижения конечной цели.

63.

Завершенная модель цели системы
Y(t)
(T*,Y*)
Y*
Y*(t)
t
(0,Y0)
0
T*

64.

Следует обратить внимание на важный аспект
понятия цели - целевая траектория Y*(t) является
функцией системы, ориентированной на достижение
конечного целевого состояния Y*.
Собственно, субъект создаёт систему как средство
достижения цели.
Например: надо обучать - создаём систему
образования; надо защищаться от врагов создаём
армию; и т.д.
Конечная цель определяет состав и структуру
системы, ее эмерджентную функцию, реализующую
эту цель.
Такое понимание цели представляется очевидным по
отношению к искусственным (создаваемым
субъектом) системам, каковыми являются все
организационные системы.

65.

Рассмотрение компонента «управляющее воздействие U(t)».
U(t) - это не любое, а целенаправленное воздействие на
управляемом входе системы, призванное произвести на её
выходе целевой процесс Y*(t). Обозначим эту особенность
звёздочкой - символом связанности с целью: U*(t).
Как определить воздействие на входе, которое произведёт
желаемый выход?
Функционирование системы описывается уравнением связи
между её входами и выходами: Y(t) = S [V(t), U(t)], где Y(t) выходы системы, V(t) - неуправляемые входы, U(t) –
управляемые входы, S - оператор системы.
Желаемая ситуация выглядит как Y*(t) = S [V(t), U*(t)], и
надо решить это уравнение относительно U*(t). Однако в
этом уравнении есть неизвестная характеристика - оператор
S, что приводит к неоднозначности решения.

66.

Необходимые понятия
теории систем и системного подхода
(задача снятия неопределенности относительно оператора S –
построения модели Sm )

67.

Представление цикла познания реальности
Потенциальная
информация
Модифицирует
Схемы
понимания
мира
Доступная
информация
Актуальная
схема
Выбирает
Действия
для
познания
Направляет

68.

Схематичное представление системы «Моделирование»
Субъект
Модель
Культура субъекта
(Инфраструктура)
Объект

69.

Модель - упрощенное целевое отображение оригинала
Моделировать приходится многообразные аспекты окружающей нас
реальности, которая бесконечна во всех своих проявлениях.
2. Моделировать приходится каждый объект внимания субъекта, а объекты все
разные. Объект необходимо выделить из среды, т.е. задать (установить) его
границы.
3. Моделировать объект необходимо для определенной цели. Для разных целей
требуются разные модели одного и того же объекта.
4. Разной может потребоваться степень подробности описания внутреннего
разнообразия объекта.
5. Разным может быть необходимый уровень детализации внешних связей
объекта.
6. Моделирующим субъектом может быть как отдельная личность так и любая
группа людей, занятых совместной деятельностью (организация).
7. Принципиально невозможно построить модель, пригодную для всех случаев
жизни.
Вопрос: Как действующим субъектам ставить и достигать цели в такой
ситуации?
1.

70.

Субъекты вынуждены действовать, основываясь на конечном
объеме информации о бесконечной реальности.
Каждый субъект, нужные для его деятельности сведения
(нужные с точки зрения субъекта) упаковывает в конкретные
модели. (В психологии есть теория репертуарных решеток.)
Таким образом, модель по своей сути есть отображение
оригинала:
– целевое (предназначено для достижения субъектом
определенной цели);
– мысленное или реальное (вещественное, зафиксированное
на носителе);
– упрощенное (приблизительное, огрубленное);
– имеющее как истинное, так и ложное содержание;
– значимое лишь в контексте культуры субъекта;
– имеющее определенную степень адекватности.

71.

Методы моделирования систем
Постановка любой задачи заключается в том, чтобы перевести ее словесное,
вербальное описание в формальное.
1. Для относительно простых задач такой переход легко осуществляется
человеком. В этом случае полученная формальная модель (математическая
зависимость между величинами в виде формулы, уравнения, системы
уравнений и т.д.) опирается на фундаментальный закон или подтверждается
экспериментом, чем доказывается ее адекватность отображаемой ситуации.
Модель рекомендуется для решения задач соответствующего класса.
2. При усложнении задач получение модели и доказательство ее адекватности
не может быть легко осуществлено человеком. Эксперимент становится
дорогим, опасным или практическим нереализуемым. Задачи переходят в
класс задач принятия решений. Постановка задач, формирование модели, т. е.
перевод вербального описания в формальное, становятся важной составной
частью процесса принятия решения.

72.

3. Для сложных развивающихся систем перевод вербального описания в
формальное, осмысление, интерпретация модели и получаемых результатов
становятся неотъемлемой частью практически каждого этапа
жизнедеятельности самой системы.
Чтобы выделить и попытаться охарактеризовать подход к моделированию
процессов принятия решений в таких системах, говорят о наличии в ней:
– «механизма моделирования»;
– «механизма принятия решений»;
–«хозяйственного механизма»;
–«механизма проектирования и развития предприятия» и т.п.
Вопросы:
– как формировать модели такого рода "механизмов"?
– как доказывать адекватность моделей?
Решение этих вопросов - основной предмет системного анализа и
управления.

73.

Решение проблемы перевода вербального описания в формальное
Для решения проблемы перевода вербального описания в формальное в
различных областях деятельности используются специальные приемы и методы.
Вербальное
описание
проблемной
ситуации
Методы 1
Методы 2
Методы 3
Формальное
описание
проблемной
ситуации
Методы моделирования
сложных систем
Методы (1)
активизации и
использования
опыта субъекта
Методы (2)
(методики)
постепенной
формализации
задачи
Методы (3)
формализованного представления
систем
Комплексированные методы (4)

74.

Методы моделирования систем
Методы (1)
активизации и
использования
опыта ЛПР
Мозговой штурм
Коллективная
генерация идей
Построение
сценариев
Диаграммы
причина-результат
Дерево
целей/проблем
Морфологический
подход
и т.д.
Методы (2)
(методики)
постепенной
формализации
задачи
Имитационное
динамическое
моделирование
Структурное,
функциональное и
структурнофункциональное
моделирование
Структурнолингвистическое
моделирование.
Методы (3)
формализованного
представления
систем
Аналитические
Статистические
Теоретикомножественные
Логические
Лингвистические
Семиотические
Графические
(Классификация
Ф.Е.Темникова)
Комплексирован
ные методы (4)
Комбинаторика
Топология
Графосемиотические
моделирование
Ситуационное
моделирование
Нечеткие
множества
Нечеткие
формализации

75.

Лекция 5
(10 учебная неделя)

76.

Выводы
1. Понятие модели характеризует приблизительное, конечное отображение
бесконечной реальности.
2. Понятие системы, как аспекта представления реальности, характеризует
приблизительное, конечное отображение бесконечной реальности.
3. При построении модели любой системы мы включаем в модель только
описания тех из бесчисленных компонент реальности, понимаемой как
система, которые считаем существенными и которые нам известны.
4. Важно для себя определиться с комплексом базовых понятий:
Реальность
(объекты)
Система
(анализ и
синтез)
Модель
(моделирование)
Управление
(воздействие,
направленное на
достижение целей)

77.

5. Познать - это значит суметь понять закономерности тех или иных явлений,
процессов, т.е. создать модель изучаемого явления. Термин «модель» - в
широком понимании - используется в двух прямо противоположных смыслах.
Им обозначают:
а) образ (в том числе мысленный) интересующего исследователя объекта.
Модель, по своей сути, отражает выявленную организацию существующего
объекта (системность объекта).
б) прообраз некоторого объекта. Модель, по своей сути, отражает то, что
используется для организации реальности (план, проект будущей или
возможной организации реальности и т.д.).
6. Моделирование – это исследование объектов познания не непосредственно,
а косвенным путем, при помощи анализа некоторых других вспомогательных
объектов, называемых моделями. Модель — это материальный или мысленно
представляемый объект, который в процессе познания объекта-оригинала
замещает его, сохраняя важные для данного исследования типичные его черты.
Объект «А» является
моделью «В», если «А» отвечает на вопросы
исследователя относительно «В» с заданной точностью.
Будем использовать понимание термина "модель", принятое в моделировании.

78.

Замечание к понятию модели:
В кибернетике в понятие модели вводится
уточнение:
модель – это система, соответствие
которой оригиналу может быть выражено в
точных математико-логических терминах
изоморфизма и гомоморфизма.
Главная ценность модели в том, что на ней
можно экспериментировать, что не всегда
можно сделать на объекте (ее прообразе).
Эксперимент с машинными моделями в
рациональном подходе к управлению.

79.

Замечания к методу моделирования
1. Любая научная дисциплина имеет дело только с приближенным, "модельным"
описанием. При описании могут использоваться разные языки и символы. Так в
зависимости от языка особо выделяют класс математических моделей.
2. Использование моделей всегда связано с заданием некоторых правил действия
над изучаемыми объектами, которые отражают причинно-следственные связи.
Когда подобная система правил оказывается достаточно развитой, считают, что в
рамках данной модели возникла теория.
3. В науке обычно не изучается объект, данный только в непосредственном
наблюдении. Так или иначе присутствует теоретическая концепция этого объекта,
и он рассматривается как представитель класса объектов.
4. Для более четкого понимания сути исследовательской деятельности необходимо
выделять две стороны такой деятельности: анализ и синтез.
• Анализ - изучение конкретных фактов (явлений), проникновение вглубь
явления, вскрытие его структуры и т.д.
• Синтез - стремление объединить различные факты, создать теории, позволяющие
объединить различные факты, увидеть развитие явления, его связи с другими
явлениями, учесть взаимную обусловленность (взаимовлияние) и т.д.

80.

Уровни моделирования в познании
1.
2.
3.
4.
Познание является многоэтапным процессом извлечения информации из
первичных данных, получаемых в процессе прямого взаимодействия с
изучаемым феноменом (явлением, объектом, процессом). На каждом этапе из
исходных данных извлекаются те сведения, которые необходимы для
определенной цели. Эти сведения «упаковываются» в подходящую для этой
цели модель.
В этом смысле:
Образование, по сути, есть обучение моделированию.
Процесс познания - это иерархическая система актуализации информации, в
которой знания на каждом следующем уровне иерархии являются
интегральным результатом актуализации знаний на предыдущем уровне.
То, чему можно обучиться, разделяется на ряд существенно неравноценных
классов: данные, информация, знание, понимание, мудрость [Акофф Р.,
Гринберг Д. Преобразование образования. – Томск, Изд-во ТГУ, 2009].
На каждом уровне происходит построение следующей новой модели,
последовательное углубление переработки исходной эмпирической
информации (данных).

81.

На необходимость различения понятий
«данные» и «информация» указывается в
существующих вариантах модели иерархии
знаний - пирамидах DIKW (Data - данные,
Information - информация, Knowledge - знания,
Wisdom мудрость).
DIKW- это модель представления структурных
и/или функциональных отношений между
данными, информацией, знаниями и
пониманием (мудростью).
В пирамиде каждый уровень иерархии
добавляет определенные свойства к модели
познания предыдущего уровня.

82.

«Пирамида» познания (Р. Акоффа )
Мудрость.
Зачем? Мораль, эстетика. Этика, идеология
Понимание.
Почему? Объяснение связей.
Знание
Как? Обнаружение связей. Модель структуры.
Информация
Что? Кто? Когда? Где? Классификация. Модель состава.
Данные
Опыт
Наблюдение Эксперимент Измерение

83.

84.

Понятие информации
Понятие информации - одно из ключевых понятий в системном анализе,
информатике, кибернетике, управлении и др.
В то же время, это понятие - плохо формализуемое, из-за его всеобщности,
объемности, расплывчатости. и трактуется как:
любая сущность, которая вызывает изменения в некоторой
информационно-логической модели (инфологической - состоящей из
сообщений, данных, знаний, абстракций, структурных схем и т.д.),
представляющей систему [системный анализ];
сообщения, полученные системой от внешнего мира в процессе адаптивного
управления, приспособления [теория управления, кибернетика];
отражение меры хаоса в системе [термодинамика];
связи и отношения, устраняющие неопределенность в системе [теория
информации];
отражение и передача разнообразия в системе [физиология, биокибернетика];
некоторая последовательность сведений, знаний, которые актуализируемы
(получаемы, передаваемы, преобразуемы, сжимаемы, регистрируемы) с
помощью некоторых знаков символьного, образного, жестового, звукового,
сенсомоторного типа.
данные, рассматриваемые с учетом некоторой их семантической сущности.
Будем использовать системное понимание категории информации,
используя различные определения по мере надобности.

85.

Пример

86.

Знание:
Знание – состояние сведений о познаваемой сущности, отражающих
существенные связи между частями системы.
Знание – зависимости, отражающие выявленные закономерности.
Знание - информация, обеспечивающая достижение некоторой цели.
Знание – продукт определенного системного процесса.
Знание получается в процессе ответа на вопрос «Как?». В результате
порождаются статические модели структуры и динамические модели,
отражающие процессы, происходящие на связях.
Понимание:
Три типа реальности человеческого бытия: эмпирическая, социокультурная
и экзистенциональная.
Три типа понимания: понимание-знание (понимание основано на оценках
истинности суждений о фактах, событиях, ситуациях); пониманиеинтерпретация (понимание в ситуациях описание которых нельзя
характеризовать как истинные или ложные); понимание-постижение
(порождение опыта, имеющего смысл для субъекта)
Понимание - уровень познания сущности явления, объясняющий почему
выявленные закономерности именно таковы. Здесь возможны три типа
объяснений:
1. Указание ролей (функций) познаваемой сущности во внешней среде.
2. Указание причин рассматриваемого явления.
3. Построение теории – комплексной модели, позволяющих отвечать на
любые вопросы об исследуемом явлении.

87.

Традиционный и системный подходы к познанию реальности при решении проблем
Дисциплинарные технологии решения проблем
Общая теория
систем.
Системный
подход
Дисциплинарные знания. Классификация предметов исследования (наблюдаемых
явлений) или решаемых задач. Системное представление аспектов.
Единый мир
Нужно перестать поступать так, словно природа делится на дисциплины, как в
университетах. Р.Акофф
Мир по большей части не делится на системы, подсистемы, среду и т.д. Мы сами его
так подразделяем, исходя из разных соображений, обычно сводящихся к одному: для
удобства. Дж.Гоген, Ф. Варела

88.

Постулаты естественно-научного подхода
1. Теория об объекте, имеющаяся у исследователя, не
является продуктом деятельности самого объекта.
2. Объект (его свойства) не зависит от факта
существования теории, отражающей этот объект.
На их основе сформирована субъект-объектная
парадигма, используемая в теории управления при
описании машин, человеко-машинных систем и
деятельности субъектов различного уровня
(индивидов, групп, сообществ). Ключевые понятия:
субъект управления; объект управления.
Вопрос: Каковы пределы использования этой
парадигмы при описании объектов реальности?

89.

Системный подход
В рамках подхода принципиально:
1. Постулирование первичности целого.
(В теоретико-множественном подходе первичным является элемент).
2. Центр тяжести исследования лежит в схватывании особой
сущности “целого, мыслимого как многое", в выделении особых
целостных свойств, позволяющих считать некоторую структуру
системой.
3. Целое "предшествует" своим компонентам, но оно
представляется собранием компонентов (частей). При этом
представление не вполне детерминировано свойствами системы
(свойствами целого) - оно может зависеть от наблюдателя,
выбирающего удобный способ представления. Представление
системы - это ее членение на подсистемы (компоненты).
4. Каждое представление системы - это выделение элементов и
задание отношений между элементами, т.е. построение модели.

90.

5. Система сама по себе не модель и даже не множество, но может
быть представлена как модель, в которой базовым множеством
элементов является множество компонентов.
6. Представления системы, позволяют схематизировать и
формализовать (представить на формальном языке) определенные
свойства этого целого. Но при этом для получения максимально
возможной полноты сведений необходимо одну и туже систему
(реальность) изучать на всех целесообразных для данного случая
уровнях абстрагирования.
Описание системы - это построение модели, отображающей
определенную группу свойств системы.
Применимость конкретного описания системы необходимо
доказывать каждый раз, когда система попадает в новые
условия.

91.

Принцип контринтуитивного поведения больших систем
Наша интуиция основана на столкновении с системами,
где связи между причинами и следствиями обычно весьма
просты.
В больших системах, структура которых образована
длинными цепями причинно-следственных связей,
причина и следствие зачастую разделены в пространстве и
времени. Поэтому интуитивные прогнозы о поведении
больших систем при применении того или иного
воздействия (управления) обычно бывают ошибочными –
система ведет себя контринтуитивно. Для оценки ее
поведения необходима имитационная модель.
Дж.Форрестер

92.

Базовые принципы системного подхода в исследовании
1. Принцип цели. Модель системы всегда строится для
определенной цели. Объект рассматривается только с точки
зрения определенной задачи, стоящей перед исследователем,
лицом, принимающим решения, субъектом управления.
2. Принцип системности. Исследование объектов как систем
через выявление присущей им организации.
3. Принцип развития. Исследования явления (объекта) в его
развитии (через исследование движения и изменения его
организации).
4. Принцип иерархичности познания явления (объекта).
Познание любого объекта требует его изучения на трех
уровнях:
- "вышестоящий" уровень - изучение объекта как элемента
более широкой системы;
- "собственный" уровень - изучение самого объекта;
- "нижестоящий" уровень - изучение объекта в соотношении с
составляющими его компонентами.

93.

5. Принцип интеграции. Направленность исследования на
изучение интегративных свойств систем, раскрытие
базисных механизмов интеграции целого.
6. Принцип формализации. Нацеленность на получение
количественных характеристик, уменьшение
неоднозначности оценок, с тем, чтобы обеспечить
конструктивность представления систем для решения
задач анализа и синтеза.
7. Принцип стратифицированного описания систем (( от
лат.) stratum - настил + facere - делать). Стратификация это путь нахождения компромисса между простотой
описания системы (чтобы обеспечить исследователю
понимание, т.е. не потерять смысл) и необходимостью
учета многочисленных и разноплановых (изучаемых
разными дисциплинами) характеристик системы. Задача
«… не увеличивать количество сущностей сверх
необходимого». Возможны различные подходы к
стратифицированному описанию систем.

94.

МОДЕЛИ СИСТЕМ

95.

Типы моделей систем
Три типа моделей систем:
Модель «чёрного ящика» – отражает перечень существенных
связей системы с окружающей средой.
2. Модель состава системы – отражает перечень существенных
частей системы;
3. Модель структуры системы – отражает перечень существенных
связей между частями системы;
Замечания:
1.
1. Кажущаяся простота моделей системы обманчива - она связана с
отображением бесконечной реальности на конечную конструкцию модели.
2. Проблема обеспечения адекватности, т.е. достаточной полноты и необходимой
точности отображаемой в модели информации о реальности.
3. Оценить, что является существенным, а что - нет, может только субъект,
создающий модель. Оценивание – это субъективная операция,
«объективных оценок» не бывает.

96.

Модель системы типа «чёрный ящик»
«Черный ящик» - система, о внутренней организации поведения которой сведений
нет, но существует возможность воспринимать воздействия на ее входы и
воспринимать воздействия ее выходов.
Входы
Выходы
x1(t)
y1(t)
СИСТЕМА
X(t)
xn(t)
Y(t)
yn(t)
Процессы Y(t) на выходах системы называют функциями системы
Процессы X(t) на входах системы называют стимулами.

97.

Метод «черного ящика»
1.
2.
3.
4.
5.
Метод «черного ящика» заключается в изучении системы не как
совокупности взаимодействующих элементов, а как целого (неделимого),
взаимодействующего со средой на своих входах и выходах. (Бихевиоризм.
Схема «стимул – реакция». Связь «причина - следствие»).
Осуществление предварительного наблюдения взаимодействия системы со
средой, выявление множеств входных и выходных воздействий.
Установление (выбор) существенных взаимодействий со средой.
Окончательный выбор входов и выходов для исследования с учетом
имеющихся средств воздействия на систему и средств наблюдения за ее
поведением (выходами).
Воздействие на входы системы и регистрация ее выходов. В процессе
изучения наблюдатель и «черный ящик» образуют систему с обратной связью.
Первичные результаты исследования представляют собой множество пар:
<состояние входа; состояние выхода>.
Установление зависимости между входом и выходом системы. Установление
такой зависимости – однозначной или вероятностной – возможно только в том
случае, если система в своем поведении обнаруживает ограничение
разнообразия.

98.

Метод «черного ящика» применим в ситуациях, когда:
1. Конструкция системы не интересует наблюдателя. Ему важно понимать
только поведение системы. Например: при отсутствии инструкции к TV,
наблюдатель определяет назначение того или иного регулятора по тому
воздействию, которое он оказывает на функционирование телевизора. В этом
случае телевизор – «черный ящик»; изменение положения регуляторов –
входные воздействия; звук, изображение – выходы.
2. Недоступны внутренние процессы системы для исследования. Например:
изучение деятельности мозга; изучение новых лекарственных средств;
изучение деятельности человека (доступно наблюдению только внешнее её
проявление - поведение ).
3. Все элементы и связи в принципе доступны, но они многочисленны и
сложны, что приводит к огромным затратам, либо изучение недопустимо по
каким-либо соображениям. Например: проверка на готовность к
эксплуатации АТС (проводится путем «прозванивания», а не
непосредственной проверкой всех блоков, схем и т.п.), проверка действия
прибора, разбирать который невозможно или запрещено и т.д.

99.

Ошибки при построении модели «черного ящика»
Ошибка первого рода: связь признается существенной и включается в
модель, но в реальности роль данной связи для достижения цели
системы несущественна.
Ошибка второго рода: связь признана несущественной и не включена
в модель, а в реальности без её учета цель не может быть достигнута
вообще или в нужной мере.
Ошибка третьего рода: в модель могут быть включены только
известные субъекту связи. Существуют ситуации, когда реальные
существенные связи неизвестны. Отсутствие таких существенных
связей делает модель ошибочной.
Ошибка четвертого рода: в модели ошибочно решение о различении
связей по направленности, то есть в их отнесении к входам или
выходам (отражение, воздействие, взаимодействие).

100.

Лекция 6
(12 учебная неделя)

101.

Модель состава, как первый результат анализа системы
(процесс декомпозиции)
Анализ системы заключается в выполнении 3-х операций:
Операция 1. Сложное целое расчленить на более мелкие
(предположительно более простые для понимания) части.
Операция 2. Попытаться дать понятное объяснение полученным
частям (фрагментам).
Операция 3. Объединить объяснение частей в объяснение целого.
Если «попытка» объяснить неудачна, то к части (фрагменту)
применяют операцию 1. В итоге должна получиться древовидная
структура с ветвями разной длины на концах которой находятся
«понятно» объясненные части системы, которые рассматриваются как
элементы системы.
(Анализ через синтез)

102.

Модель состава
Синтез
Анализ

103.

Окончательная модель состава системы
Система
Подсистемы
Элементы

104.

Декомпозиция
Декомпозиция – процесс формального разбиения системы на
составляющие элементы (целого на части).
Модель декомпозиции – набор формальных элементов (действий,
операций), обеспечивающих однозначное разбиение целого на части.
Используются в основном два вида моделей декомпозиции:
1. Модель «состава», предназначенная для определения
формального набора элементов системы.
2. Модель «жизненного цикла», обеспечивающая выделение
упорядоченной совокупности элементов, описывающих
эволюционное изменение состояния системы.

105.

Трудности построения модели состава
1. Внутренний состав системы зависит от того, как проведены
внешние границы системы. Для их задания необходимо определить
исследуемую систему, как элемент некоторой большей системы
(надсистемы, метасистемы). Надсистему, в зависимости от
определения её границ, можно делить по-разному на части, т.е. по
разному определять границы исследуемой системы.
Возможные границы системы
Возможные границы надсистем

106.

2. Целое можно делить на части по-разному и на разное число
частей, что приводит к разным моделям состава одной
системы.
3. Деление крупных частей на более мелкие делается до тех пор,
пока не определятся простейшие части системы – её элементы
(неделимые при данном рассмотрении части). Но понятие
«элемента» – оценочное, относительное,
субъективное,
условное.
4. В зависимости от условий задачи, опираясь на имеющиеся
данные эмпирического знания, субъекты могут представить
один и тот же объект в качестве самых различных систем. При
этом:
– число способов системного представления объекта не имеет
ограничений;
– представляя объект как систему, мы получаем возможность
подойти к структуре объекта.

107.

Понятие структуры
Структурный анализ идет от понятия части к понятию
элемента
Представление объекта как системы - это
так или иначе
расчленение объекта, выявление, например, его пространственно
ограниченных частей или нахождение других форм расчленения
объекта, а затем констатация существования отношений этих частей
в целостной картине объекта.
Представляя объект как систему, мы даем предварительную картину
составных частей объекта в их взаимных отношениях.
Система в этом случае понимается как некоторая совокупность
отношений частей.
Часто структура понимается как некоторая картина явления или
объекта исследования. Такого рода картина объекта позволяет лишь
описать объект, но сама по себе не дает еще его объяснения. Тем не
менее, в картине явления или объекта исследования, составленной по
определенному принципу, с самого начала может усматриваться
наличие устойчивого порядка – некоторая его целостность.

108.

Может оказаться, что часть и элемент - это один и
тот же объект.
Таким образом, структура как понятие, работающее в
научном познании, может рассматриваться как неизменная
сторона системы.
Выявляя структуру, мы:
1) Прежде всего, рассматриваем объект как систему,
усматриваем в нем некоторый комплекс
взаимосвязанных частей.
2) Затем выявляем (доказываем) элементность этих
частей, и уже эта элементность частей дает
структурную характеристику системы.

109.

Модель структуры системы
Элементы
Связи zij(t), Z(t) ={zij(t)}

110.

Структура системы представляется связанной
совокупностью входов и выходов её элементов.
В этом случае каждый элемент представляется моделью
«маленького чёрного ящика». Поэтому при описании
элементов и подсистем возможны ошибки четырех типов
в определении существенных связей.
Модели состава и структуры неразделимо связаны, так
как модель структуры – это связи между элементами.
Во многих случаях требуется описание системы,
содержащее информацию из всех трех моделей –
«черного ящика», состава, структуры.
Такая модель называется структурной схемой системы.

111.

Структурная схема системы
Элементы
Входы
X(t)
Связи zij(t) ,
Z(t) ={zij(t)}
Выходы
Y(t)

112.

Модели системы являются статическими, если в них
отображаются особенности состояния системы в
некоторый фиксированный момент времени.
Если цели исследователя связаны с процессами,
происходящими внутри и вне системы, то необходимы
модели, отображающие эти процессы. Для этого
используют динамические модели.
Изменения внутри системы являются следствием
(сочетанием):
– функционирования элементов (изменения внутренних
переменных Z(t));
– изменением состава элементов;
– изменением структуры системы.

113.

Базовые топологии структур топологии структур
Структура линейного типа
Структура иерархического типа

114.

топологии структур
Структура матричного типа
Структура сетевого типа

115.

Понятие связи
Любой закон природы и общества — это есть
внутренняя, устойчивая, существенная связь
и взаимная обусловленность явлений.
Нет закона вне связей!

116.

Классификация связей (Дружинин В.В., Конторов Д.С.).
Связи
Информационные
Прямые
Энергетические
Обратные
Вещественные
Комбинированные
(смешанные)
Нейтральные

117.

Прямые связи предназначены для передачи вещества, энергии,
информации или их комбинаций от одного элемента к другому в
соответствии с последовательностью выполняемых функций.
Обратные связи (ОС) в основном предназначены для выполнения
функции управления. Наиболее распространены информационные ОС.
ОС предполагает наличие в системе некоторого преобразования
компонента, поступающего по прямой связи, и передачу информации о
результате этого преобразования обратно, т.е. в направлении,
противоположном функциональной последовательности (прямой связи)
к одному из предыдущих элементов системы.
Системы, способные адаптироваться или целенаправленно влиять на
окружающую среду, должны иметь ОС.
Нейтральные связи не связаны с функциональной деятельностью
системы, непредсказуемы или случайны.

118.

Понятие состояния системы
В общем случае значения выходов системы зависят от
следующих факторов:
– значений (состояния) входных переменных;
– начального состояния системы;
– функции системы.
Отсюда вытекает одна из наиболее важных задач
системного анализа — установление причинноследственных связей выходов системы с ее входами и
состоянием.

119.

120.

121.

ЗАМЕЧАНИЕ. Необходимо различать понятия «функционирование
системы» и «развитие системы». Соответственно различны по своей
сути управление функционированием и управление развитием.
Функционирование представляется определенной последовательностью
состояний системы, которая выражает основное содержание всего
процесса. Функционирование есть движение, когда каждое
последующее состояние либо непосредственно определено
предыдущим, либо так или иначе определено строением системы
(объекта) и не выходит за рамки его истории (назначения). Движение
связанно лишь с перераспределением элементов, функций и связей в
существующей системе.
Развитие также можно описывать сменой состояний системы (объекта),
НО основное содержание процесса развития заключено в
существенном изменении в строении объекта и в формах его жизни.
Развитие - такая смена состояний, в основе которой лежит
невозможность сохранения существующих форм функционирования –
происходит их изменение в сторону улучшения (прогресс) или
ухудшения (регресс, деградация).
Система (объект) выводится на иной уровень функционирования,
прежде недоступный и невозможный для нее. Условием такого
перехода является изменение организации системы (объекта).
Объективно существует множество путей и направлений развития,
поэтому развитие – это прежде всего процесс самоорганизации
системы.

122.

Состояние системы и его оценка
Понятие состояние характеризует мгновенную «фотографию» временной
«срез» системы. Состояние системы в определенный момент времени - это
множество ее существенных свойств в этот момент времени. При этом можно
говорить о состоянии входов, внутреннем состоянии и состоянии выходов
системы.
Состояние входов системы представляется вектором значений входных
параметров: X = (x1,...,xn) и фактически является отражением состояния
окружающей среды.
Внутреннее состояние системы представляется вектором значений ее
внутренних параметров (параметров состояния): Z = (z1,...,zv) и зависит от
состояния входов Х и начального состояния Z0: Z = F1(X,Z0).
Пример. Параметры состояния: температура двигателя автомобиля,
изношенность оборудования и т.д.
Внутреннее состояние практически не наблюдаемо, но его можно оценить по
состоянию выходов (значениям выходных переменных) системы Y = (y1...ym)
благодаря зависимости Y= F2(Z).

123.

В качестве координат, отражающих состояние системы, могут
выступать не только сами выходные переменные, но и
характеристики их изменения - скорость, ускорение и т. д.
Таким образом, внутреннее состояние системы S в момент
времени t может характеризоваться множеством значений ее
выходных координат и их производных в этот момент
времени:
Заметим, что выходные переменные не полностью,
неоднозначно и несвоевременно отражают состояние системы.
Например:
1. У больного повышенная температура (у > 37 °С), но это
характерно для различных внутренних состояний.
2. У предприятия низкая прибыль, но это может быть при
разных состояниях организации.

124.

Равновесие системы. Способность системы в отсутствии
внешних возмущающих воздействий (или при постоянных
воздействиях) сохранять своё состояние сколь угодно долго
(или на протяжении заданного временного интервала) называют
состоянием равновесия.
Устойчивость системы. Под устойчивостью понимают
способность системы возвращаться в состояние равновесия
после того, как она была из этого состояния выведена
под влиянием внешних (в системах с активными элементами —
внутренних) возмущавших воздействий.
Эта способность присуща системам только тогда, когда
отклонения не превышают некоторого предела.
Состояние равновесия, в которое система способна
возвращаться, называют устойчивым состоянием равновесия.

125.

Процесс
Совокупность последовательных изменений состояния системы для
достижения цели. Если система способна переходить из одного состояния
в другое (например: S1→S2→S3...), то говорят, что она обладает
поведением - в ней происходит процесс.
В случае непрерывной смены состояний, процесс Р можно описать
функцией времени: P=S(t), а в дискретном случае — множеством:
P = {St1, St2,….}.
Замечание: Дискретный процесс сам может рассматриваться как система,
состоящая из совокупности состояний, связанных последовательностью
их смены. Здесь элемент – это состояние системы!
По отношению к системе можно рассматривать два вида процессов:
– внешний процесс - последовательная смена воздействий на систему, т.
е. смена состояний окружающей среды;
– внутренний процесс - последовательная смена состояний системы,
которая наблюдается как процесс на выходе системы.

126.

К процессам системы относятся:
• входной процесс — множество входных воздействий,
которые изменяются с течением времени;
• выходной процесс — множество выходных воздействий
на внешнюю среду, которые изменяются с течением
времени и определяются выходными величинами
(реакциями);
• переходный процесс — множество преобразований
начального состояния и входных воздействий системы
в выходные величины, которые изменяются с течением
времени по определённым правилам.

127.

Статические и динамические системы
В зависимости от того, изменяется ли состояние системы со
временем, ее можно отнести к классу статических или динамических
систем.
Статическая система - это система, состояние которое практически
не изменяется в течение определенного период
Динамическая система - это система, изменяющая свое состояние во
времени, т.е. динамическими будем называть такие системы, в
которых происходят какие бы то ни было изменения со временем.
Имеется еще одно уточняющее определение: система, переход
которой из одного состояния в другое совершается не мгновенно, а в
результате некоторого процесса, называется динамической.
Примеры представления объекта как системы:
1. Панельный дом — система из множества взаимосвязанных панелей —
статическая система (в определенном смысле).
2. Производство на любом предприятии — это динамическая система.
3. Река - это динамическая система.

128.

Функция системы
Свойства системы проявляются не только значениями выходных переменных,
но и ее функцией, поэтому определение функций системы является одной из
первых задач ее анализа или проектирования
Понятие «функция» имеет разные определения: от общефилософских до
математических.
ФУНКЦИЯ системы (от лат. functio - исполнение, совершение) характеризует
проявление ее свойств в данной совокупности отношений и представляет собой
способ действия системы при взаимодействии с внешней средой. Другими
словами, функция - это ПОВЕДЕНИЕ системы в некоторой среде.
1. Функция как общефилософское понятие. Общее понятие функции
включает в себя понятия «предназначение» (целевое назначение) и
«способность» (служить каким-то целям). Функция — внешнее проявление
свойств объекта.
Примеры.
1. Ручка двери имеет функцию помочь ее открыть.
2. Налоговая служба имеет функцию сбора налогов.
3 Функция информационной системы — обеспечение информацией
пользователя.
4. Функция ветра в городе (как эколого-производственной системе) —
рассеивать примеси в воздушной среде города.

129.

В зависимости от степени воздействия на внешнюю среду и характера
взаимодействия с другими системами система может быть одно- или
многофункциональной .
НЕЛЬЗЯ ИЛИ БЕССМЫСЛЕННО РАССУЖДАТЬ О ФУНКЦИЯХ
(СВОЙСТВАХ) СИСТЕМЫ, НЕ ОПРЕДЕЛИВ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО СРЕДУ,
В КОТОРОЙ ЭТА СИСТЕМА ФУНКЦИОНИРУЕТ, И СУБЪЕКТА,
НАДЕЛЯЮЩЕГО СИСТЕМУ ФУНКЦИЯМИ.
2. Функция как кибернетическое понятие.
Философское определение отвечает на вопрос: «Что может делать
система?». Этот вопрос правомерен как для статических, так и для
динамических систем.
Для динамических систем важен ответ на вопрос: «Как она это
делает?». В этом случае, говоря о функции системы, будем иметь в
виду следующее: функция системы — это способ (правило,
алгоритм) преобразования входных воздействий в выходные.

130.

Функцию динамической системы можно представить логико-математической моделью,
связывающей входные (X) и выходные (Y) координаты системы, — моделью «входвыход»:
Y = F(Х),
где F - оператор (в частном случае некоторая формула), называемый алгоритмом
функционирования, — вся совокупность математических и логических действий,
которые нужно произвести, чтобы по данным входам Х найти соответствующие выходы
Y.
Удобно представлять оператор F в виде некоторых математических соотношений, однако
это не всегда возможно.
Таким образом:
«Черный ящик» является кибернетической моделью или моделью «вход-выход», в
которой не рассматривается внутренняя структура объекта (либо о ней абсолютно ничего
не известно, либо делается такое допущение). В этом случае о свойствах объекта судят
только на основании анализа его входов и выходов.
Термин «серый ящик» употребляют, когда о внутренней структуре объекта все же чтолибо известно. Задачей системного анализа является превращение «черного» в «серый»,
а «серого» — в «белый».
Можно считать, что функция F состоит из структуры St и параметров : F={St,A},
что в какой-то мере отражает соответственно структуру системы (состав и взаимосвязь
элементов) и ее внутренние параметры (свойства элементов и связей).

131.

Состояние функции системы
Функция системы является ее свойством, поэтому можно говорить о
состоянии системы в заданный момент времени, указывая ее функцию,
которая справедлива в этот момент времени.
Таким образом, состояние системы можно рассматривать в двух разрезах:
1. Состояние ее параметров.
2. Состояние ее функции, которая, в свою очередь, зависит от состояния
структуры и параметров.
Знание состояния функции системы позволяет прогнозировать значения ее
выходных переменных. Это успешно удается для стационарных систем.
Систему считают стационарной, если ее функция
практически не изменяется в течение определенного
периода ее существования.
Для такой системы реакция на одно и то же воздействие не
зависит от момента приложения этого воздействия.

132.

Систему считают нестационарной, если функция
системы меняется во времени.
Нестационарность системы проявляется различными ее
реакциями на одни и те же возмущения, приложенные в
разные периоды времени.
Причины нестационарности системы лежат внутри нее и
заключаются в изменении функции системы: структуры
(St) и/или параметров (А).
Иногда стационарность системы рассматривают в узком
смысле. В этом случае обращают внимание на изменение
только внутренних параметров (коэффициентов функции
системы).

133.

Функционирование системы
Функционирование рассматривается как процесс
реализации системой своих функций. С
кибернетической точки зрения:
– функционирование системы — это процесс
переработки входной информации в выходную;
– математически функционирование можно записать
следующим образом Y(t) = F(X(t)).
Функционирование описывает, как меняется состояние
системы при изменении состояния ее входов.

134.

Важное дополнение определения системы
Во всех действиях субъекта обязательно используется информация
об объекте, на который направлено действие, и об окружающей его
среде. Эта информация содержится в соответствующих моделях
системы – моделях чёрного ящика, состава, структуры.
В процессах управления требуются прежде всего сведения о
возможностях воздействия на управляемую систему и о её реакции на
управляющие воздействия, т.е. необходимы знания о взаимодействиях
системы с окружающей средой, о «свойствах» системы как целого.
Такие знания получаются в результате синтетического
рассмотрения системы, при котором на первый план выходят:
1. Модель «чёрного ящика для системы» (которая и используется во
всех типах управления)
2. Модели состава и структуры метасистемы (актуальной
окружающей среды), которые необходимы для
построения
модели «чёрного ящика для системы».

135.

Классификация систем управления с точки зрения используемых
методов исследования систем (для технические системы)

136.

Лекция 7
(14 учебная неделя)

137.

Основные синтетические свойства
систем

138.

Задача синтеза
Шаг 1. Выделение большей системы (метасистемы) в которую наша
система входит как часть.
Шаг 2. Выявление состава и структуры метасистемы (ее анализ).
Шаг 3. Выявление ролей, которые наша система играет в метасистеме,
т.е. определения ее существенных связей с внешней средой.
Метасистема
(надсистема)
Синтез

139.

Следует обратить внимание на наличие системного
парадокса иерархичности: «решение задачи описания
любой данной системы возможно лишь при условии
решения задачи описания данной системы как элемента
более широкой системы, а решение последней задачи
возможно лишь при условии решения задачи описания
данной системы как системы».
Выход из этого парадокса состоит в использовании метода
последовательных приближений, позволяющего путём
оперирования неполными и заведомо ограниченными
представлениями о системе постепенно добиваться более
адекватного знания об исследуемой системе.
Анализ применения системных методов показывает
принципиальную относительность любого, имеющегося
в данный момент времени описания той или иной
системы, и необходимость использования при анализе
любой системы всего арсенала содержательных
и формальных средств системного исследования.

140.

Эмерджентность
Самой характерной особенностью любой системы является то,
что её существенные свойства не присуши ни одной из её частей.
Эмердженmные свойства (от англ, emergence – появление) – это
качественно особые свойства системы, не сводящиеся к простой
совокупности свойств частей, и не выводящиеся из свойств частей.
Эти свойства появляются, возникают в результате объединения
частей в одно целое - систему.
Эмерджентные свойства системы определяются не
свойствами частей, а тем, как взаимодействуют
части между собой, т. е структурой системы.

141.

В силу эмерджентности, с системой нельзя обращаться чисто
аналитически, разделяя её на части, и рассматривая части по
отдельности. При изъятии или замены части целого происходит два
важных события:
1. То, что останется после изъятия части, это другая система. У неё
другой состав, а значит, - и другая структура, а, следовательно, и
другие эмерджентные свойства. Как изменится система после этого, вопрос существенности роли этой части для рассматриваемого
свойства системы.
2. Часть, изъятая из системы, - это совсем не то, чем она являлась в
системе. Связи изымаемой части с другими частями системы
разрываются, и в новой среде устанавливаются другие связи. Это
означает утрату старых и приобретение новых свойств.
Эмерджентность является причиной того, что самое подробное
рассмотрение отдельных частей системы не может дать
исчерпывающего объяснения целого.

142.

Целостность
Более общей закономерностью, чем эмерджентность, является целостность.
Если изменение в одном элементе системы вызывает изменения во всех
других элементах и в системе в целом, то говорят, что система ведет себя как
целостность или как некоторое связанное образование.
Целостность возникает благодаря связям в системе, которые осуществляют
перенос (передачу) свойств каждого элемента системы ко всем остальным
элементам.
Предельным случаем целостности является абсолютная целостная система.
Благодаря абсолютно жестким связям такая система может находиться только
в одном состоянии. Абсолютно жесткие связи предполагают передачу свойств
от элемента к элементу без потерь (с максимально возможным
коэффициентом передачи: к = 1). Тогда воздействие на любой элемент
системы тождественно отразится во всех элементах и в системе в целом.
В реальности связи не являются абсолютно жесткими (к < 1), поэтому
воздействие на элемент системы отразится во всех элементах и в системе в
целом, но с неким «затуханием». Следствием целостности является наличие
побочных эффектов как положительных, так и отрицательных.

143.

К важным аспектам целостности следует отнести соотношение свойств системы с
суммой свойств составляющих ее элементов: свойства системы Q не являются
простой суммой свойств составляющих ее элементов (частей) qi:
Объединенные в систему элементы:
– как правило, утрачивают часть своих свойств (утрачивают способность проявлять
часть своих свойств), присущих им вне системы (Q-), т.е. система как бы подавляет
ряд свойств элементов;
– с другой стороны, элементы, попав в систему, получают возможность проявить
свои потенциальные свойства, которые не могли быть проявлены вне системы, тo
есть они как бы приобретают новые свойства (Q+):
Например:
Человек с хорошими вокальными данными, попав на работу в бухгалтерию, «теряет»
это свойство. Человек, живший и работавший вне коллектива, не имел возможности
проявить свои лидерские качества, а «проявил» их, только попав в коллектив.
Из рассмотренного не следует, что свойства системы в общем случае не
зависят от свойств элементов. Это не так. Свойства системы всегда
зависят от свойств составляющих ее элементов:

144.

Аддитивность
Свойство характеризует поведение объекта, состоящего из совокупности
частей, не связанных между собой.
Здесь изменение в каждой части зависит только от самой этой части. Такое
свойство называют физической аддитивностью, суммативностью,
независимостью, обособленностью.
Если изменения в системе представляют собой сумму изменений в ее
отдельных частях, то такое поведение называется обособленным, или
физически суммативным.
Свойство физической аддитивности проявляется у системы, как бы
распавшейся на независимые элементы: тогда становится справедливым
равенство:
В этом крайнем случае, когда ни о какой системе говорить уже нельзя, мы
получаем некоторую вырожденную систему.

145.

Синергизм
На примере организационной системы. Синергизм (от греческого сотрудничество,
содействие), применительно к организационным системам, проявляется в том, что для
любой организации существует такой набор элементов, при котором ее потенциал
всегда будет либо существенно больше простой суммы потенциалов входящих в нее
элементов, либо существенно меньше.
Потенциал организации - это возможность производства объема продуктов
(материальных, интеллектуальных, услуг). Он может меняться двумя способами при
изменении состава элементов организации:
пропорционально потенциалу привлекаемых (дополнительных) ресурсов
(аддитивность);
скачкообразно, т.е. существенно больше или меньше потенциала дополнительных
ресурсов (синергия).
Синергия в теории управления – это процесс существенного усиления
или ослабления потенциала системы. Задача руководителя
организации заключается в том, чтобы найти такой набор элементов
организуемой системы и ее связей с внешней средой, при которых
синергия носила бы созидательный характер.

146.

Прогрессирующая изоляция и прогрессирующая
систематизация
Абсолютная целостность и абсолютная аддитивность – это
абстракция. Реальные системы находятся в промежуточной точке
на оси «целостность – аддитивность». Так как реальные системы
изменяются во времени, то их состояние в конкретный момент
времени можно охарактеризовать тенденцией к изменению
состояния в сторону целостности или аддитивности.
Для оценки этих тенденций А. Холл ввел две сопряженные
закономерности, которые он назвал:
– прогрессирующая факторизация - стремление системы к
состоянию со все более независимыми элементами;
– прогрессирующая систематизация - стремление системы к
уменьшению самостоятельности элементов, т. е. к большей
целостности.

147.

Ингерентность (от английского термина “inherепt", означающего
«присущий чему-то, являющийся неотъемлемой частью этого)
Важной особенностью системы является эффективность, качество
выполнения ею определённой функции. Одну и ту же функцию, в
одной и той же среде, система может осуществлять с разной
результативностью. Кроме индивидуальных свойств системы, её
результативность существенно зависит от степени согласованности,
совместимости системы со средой.
Ингерентность - аспект отношений системы с окружающей средой:
1. Эмерджентность характеризует потенциал функционирования
системы, её внутреннюю целостность,
2. Ингерентность характеризует реализуемость этого потенциала в
конкретных внешних условиях, т.е. внешнюю целостность
системы с окружающей средой. Потенциал системы тем полнее
реализуется во внешней среде, чем более совместима она с этой
средой.

148.

3. Степень ингерентности может быть разной, что
приводит к разной эффективности реализации
потенциала системы. В природных системах это
становится
механизмом
естественного
отбора:
выживают более ингерентные системы, не ингерентные
- погибают. В искусственных системах ингерентностъ
является предметом деятельности их создателей.
4. Ингерентностъ - это качество, характеризующее
отношение системы с окружающей средой по
конкретной функции. Система может быть ингерентной
по одной функции и не ингерентной по другой

149.

Целесообразность
1. Когда человек не может достичь цели, используя лишь свои собственные природные
возможности, он использует подходящие свойства других объектов, превращая их в
орудия труда. Если не находится готовых объектов, обладающих нужным свойством,
человек специально компонует из доступных объектов новый искусственный объект –
систему, эмерджентная функция которой позволит реализовать цель.
2. Одно из определений системы так и гласит: система есть средство достижения цели.
Поэтому целесообразность относят к числу фундаментальных общесистемных
свойств.
3. Определённая трудность возникает в связи с тем, что искусственные системы создаются
человеком для реализации его субъективных целей, а к возникновению явно
целесообразно устроенных естественных систем человек отношения не имеет. Эта
трудность разрешается введением понятия объективных целей.
4. Отличие между субъективными и объективными целями состоит в том, что
субъективная цель является продуктом человеческого сознания, образом (моделью!)
желаемого будущего состояния реальности, а объективная цель - это реально
достигаемое в будущем состояние в результате развития хода событий в соответствии с
законами природы.
5. Такое различение объясняет, почему не любая субъективная цель достижима:
реализуемы только те субъективные цели, которые не противоречат законам природы.

150.

Процесс «сборки». Явление редукционизма.
Редукционизм в любых дисциплинах означает попытку объяснения
исследуемого феномена, свойствами, более простых явлений,
характерных «более низкому» уровню организации материи. Он
опирается на следующий тезис: свойства целого объяснимы через
свойства составляющих его элементов (Клир Дж.). Это стремление
свести объяснение сложного явления к объяснению более простого
явления, считая «простое явление» моделью объясняемого явления.
Редукционизм пронизывает в определенной степени все науки. Эта
особенность мышления во многом прививается человеку в процессе
обучения. Следует помнить, что редукционизм, как способ сведения
анализа сложного явления к анализу явлений более простых, не
является универсальным средством познания.
ВЫВОД; Нельзя без доказательства считать, что любые сложные
явления могут быть познаны с помощью их расчленения на отдельные
частные исследования или исследования их отдельных составляющих.

151.

Физикализм как разновидность редукционизма.
Принципы физикалистского описания объектов
Эти принципы наиболее удачно были сформулированы академиком Н. Н.
Моисеевым. Речь идет о следующих принципах:
1. Принцип Родена. Физическое описание отсекает все невозможные
(запрещенные физическими законами) состояния. (Аналогия с принципом
ваяния в камне: достаточно отсечь все ненужное, и останется прекрасная
скульптура). Принцип Родена описывает исследуемые ситуации в
модальности «долженствования». Другими словами: поведение системы
детерминируется запретом невозможных (исходя из всеобщих законов)
состояний и переходов.
Н. Н. Моисеев показал, что физикалистский принцип Родена нарушается
уже при описании некоторых физических ситуаций, когда возникают
бифуркации. При достижении точки бифуркации поведение физической
системы становится принципиально не предсказуемым, т. е. приобретает
некоторые черты сложной системы. Для сложных систем этот принцип
становится принципиально неприменимым.
Согласно нормативам системного подхода, описание объектов ведется в
основном в модальности «возможности». Выбор одного из «разрешенных»
состояний не предписывается с необходимостью, так как поведение системы
во многом определяется целями, вырабатываемыми в самой системе.

152.

2. Принцип локального эксперимента. Достаточно знать
результаты «чистых» экспериментов, определяющих
локальные зависимости, а все остальное может дать
дедукция.
Принцип локального эксперимента также отвергается
системным подходом при исследовании сложных систем.
Знание отдельных регулятивных механизмов сложной
системы не дает оснований для суждения о принципах
работы целого.
Нормативы системного описания явлений (объектов
системного анализа) как бы заранее рассчитаны на
неполноту имеющегося знания.

153.

Проблема механизма сборки
Академик Н.Н.Моисеев считает, что существует некоторая общая
проблема, актуальная для любых уровней организации материи, которая
препятствует такому же, как в физике, распространению редукционизма
в других науках - это «проблема сборки».
Суть «проблемы сборки» в том, что при объединении элементов, то
есть при переходе к макроуровню, происходит образование новой
структуры, обладающей своими специфическими качествами.
Проблема сборки заключается в определении свойств системы на
основе информации о свойствах ее элементов.
Процессы сборки и изучение тех или иных свойств системы (целого)
зависят от свойств ее элементов. Но процессы сборки представляются
сложными даже в мире неживой природы.
Утверждение закона синергии:
«целое больше суммы составляющих его частей».
Надо понимать, сколь сложны эти процессы в организациях - группах
людей, занятых совместной целенаправленной деятельностью.

154.

Пример: Проблема механизма сборки
Анализируя организации как системы (целое образуют люди, машины,
технологии и т.д.), мы:
• сталкиваемся с необходимостью рассматривать само объединение как
некоторый непрерывный процесс организации, т.е. формирования
системы, учитывать его историю, неопределенность и наследственность;
• вынуждены признать принципиальную ограниченность описания
процесса в рамках какой-то конкретной дисциплины, то есть признать
существующую многодисциплинарность знаний о такого рода объектах;
• признаем, что редукционизм при объяснении поведения такого рода
целого зачастую не имеет смысла.
• понимаем, что процесс «сборки» осуществляют люди, и
ключевым процессом становится процесс мышления
(мыследеятельности).

155.

Лекция 8
(16 учебная неделя)

156.

Синтетическое рассмотрение управления:
(по Ф.П.Тарасенко)

157.

Синтетическое описание предмета заключается в
рассмотрении его функционирования в окружающей
среде.
A. Функция управления состоит в реализации на выходе
управляемой системы цели Y*(t).
B. После подачи воздействия Um*(t) на управляемый
вход системы S, на её выходе произойдёт событие
Y(t) = S[V(t), Um*(t)].
C. Sm является лишь моделью системы S, поэтому
выходной процесс Y(t) может и не совпасть с Y*(t).
D. В таком случае потребуется в процесс управления
включить операции, устраняющие расхождение
между Y(t) и Y*(t).
E. Для разных типов расхождений эти операции будут
разными, в связи с чем и появляются разные типы
управления, с принципиально разными алгоритмами.

158.

Первый тип управления - программное управление.
Программное управление возможно в ситуациях, когда после подачи
воздействия Um*(t) на управляемый вход системы S, на её выходе
произойдёт событие Y*(t)= S[V(t), Um*(t)], т.е. на выходе управляемой
системы появляется желаемый процесс.
Характеристики данных ситуаций:
1.
2.
Имеющаяся модель Sm позволяет успешно осуществить цель в
реальности, т.е. модель полностью адекватна реальности.
Система S подчиняется управлению, выполняет то, что от неё
требуется. Такую систему будем называть простой, а данный тип
управления - управлением простыми системами, т.е.
адекватность модели является признаком простоты системы.
Обратить внимание на то, что простота системы есть следствие
наличия у субъекта адекватной модели. (Это трактовка понятия
сложности в рамках Томской научной школы).
В теории управления воздействие Um*(t) в таких ситуациях
называется программой, а данный тип управления называют
программным управлением.
Требование полной адекватности модели не всегда выполнимо,
поэтому приходится осуществлять управление другим образом.

159.

Схема программного управления
V(t)
1
Y(t)
Um*(t)
2
V(t)
5
Ym(t)
U(t)
Y*(t)
3
4

160.

Второй тип управления - управление по параметрам или
регулирование
Это ситуации, когда система близка к простой, но не совсем проста:
– система со временем начинает «немного» отклоняться от целевой
траектории Y*(t).
– в модели отсутствует информация о причинах появления отклонений.
– информация о причинах появления отклонений заранее недоступна, а
извлечённая из самого факта отклонения - бесполезна для
дальнейшего управления, так как она непригодна для включения в
модель
Задача управления - провести систему любым способом из точки (0,Y0) в
точку (Т*,Y*) по целевой траектории Y*(t). Сделать это за счёт
совершенствования модели невозможно, поэтому необходимо удержать
систему на траектории путём изменения самой системы. Так как
траектория рассчитана для системы с заданными составом и структурой, то
изменять возможно только параметры системы, т.е менять взаимодействия
между некоторыми частями системы. Всякий раз, когда система начнёт
отклоняться, изменение параметра должно возвращать систему на целевую
траекторию.

161.

Траектория системы при управлении по параметру
Y(t)
(T*,Y*)
Y*
Y*(t)
Y(t)
t
(0,Y0)
0
T*

162.

Алгоритм регулирования:
1. Зафиксировать опорную траекторию Y*(t) в доступном для субъекта
виде - в памяти системы управления или в наблюдаемой части внешней
среды.
2. Отслеживать (измерять) реальную текущую траекторию Y(t) системы;
регистрировать различие между Y*(t) и Y(t);
3. Определить (вычислить) корректирующее воздействие на
подконтрольный параметр системы;
4. Исполнить это воздействие на самом параметре, возвращая систему на
опорную траекторию;
5. Вернуться к пункту 3.
Для осуществления этого алгоритма создается специальная подсистема регулятор, и сам тип управления назван регулированием. Регулятор на схеме
управления изображён дополнительным блоком «R». Он помещён на схеме в
позиции, которая позволяет отнести его либо к системе управления, либо к
управляемой системе, либо считать самостоятельной системой. Важно, чтобы
выполнялись операции алгоритма, а где они физически будут исполняться,
зависит от конкретных обстоятельств. Для регулирования необходима
отрицательная обратная связь, т.е. поступление (переработанной)
информации с выхода системы на её вход. Отрицательной называют
обратную связь, гасящую отклонения.

163.

Схема регулирования
V(t)
1
Y(t)
U*(t)
R
2
V(t)
U(t)
5
Y*m(t)
Y*(t)
3
4

164.

Третий тип управления - управление по структуре
Если система значительно отклоняется от опорной траектории, то никакие
изменения параметров не могут вернуть её обратно. Такие ситуации могут
завершиться гибелью системы. Но в случае длительного развития таких
ситуаций имеется возможность для управленческой реакции. В подобном
случае возможны две реакции:
– пассивно ждать любого исхода событий;
– искать выход из аварийной ситуации с надеждой на возможность
впоследствии как-нибудь всё-таки достичь конечную цель. Факт состоит
в том, что цель (Т*,Y*) стала недостижимой для данной системы; но,
возможно, она достижима для другой системы?
Другая система - это система с другими эмерджентными свойствами.
Следовательно, выход может состоять в том, чтобы в момент Ts осознания
аварийности ситуации изменить структуру системы, создав новую систему,
позволяющую найти другой путь Y*(Ts) из ситуации Y(Ts) к конечной цели
(Т*, Y*).
Управление по структуре часто применяется в практике. Примеры: хирургические
операции, изменение организационной структуры управления организации, сброс
балласта с воздушного шара, протезирование утраченных органов и т.п. Такое
управление в социальных системах именуют реорганизацией, модернизацией и т.п.
Пределы возможностей управления по структуре связаны с тем, что новая система
создаётся из доступного материала, обычно - частей старой, иногда - присоединением
новых элементов извне.
Если никакая структура из наличных частей не может обеспечить нужного результата,
то это означает что потенциал такого управления исчерпан. Необходим другой способ
управления.

165.

Траектория системы при управлении по структуре
Y(t)
(T*,Y*)
Y*
Y*(t)
Y*(Ts)
Y(Ts)
(0,Y0)
0
Траектория при
попытке
регулирования
Y(t)
Ts
t
T*

166.

Четвёртый тип управления - управление по целям
Если и управление по структуре не приносит успеха, т.е. данная цель в
данных условиях недостижима, то выход - найти возможность дальнейшего
существования системы в данных условиях. Условия - это невозможность
реализовать желаемое состояние из-за недостаточности имеющихся средств.
Необходимо сменить цель – снизить уровни притязаний и (или) удлинить
сроки достижения конечной цели. Это суть четвёртого способа управления управления по целям.
Смена целей требуется при резких изменениях в управляемой системе и
при смене окружающей среды.
Например, заболевшему человеку предписывается новый режим жизни; не
справившегося работника переводят на другую работу и т.д.
Недостижимость цели необходимо доказывать указанием на закон природы, которому она
противоречит. Например: неосуществим вечный двигатель (законы термодинамики): нельзя
что-нибудь сделать из ничего (законы сохранения).
Следует помнить, что существуют цели, которые:
– недостижимы в одних условиях, но достижимы в других;
– достижимы, но не достигнуты из-за неправильного управления.
Есть также заведомо неосуществимые цели – идеалы. На стремление к ним люди тратят
много сил, так как само продвижение к ним является благом (абсолютное добро, всеобщее
благо и т.д.).
Управление по целям широко применяется в менеджменте.

167.

Пятый тип управления – управление большими системами
Важный фактор качества управления фактор – своевременность
исполнения управляющего воздействия. Запоздалое принятие
решения бесполезно. («Поезд уже ушёл»).
Причина задержки - принятие решения занимает большой период при
большом числе возможных вариантов.
Большая система – это система, для нахождения
оптимального управляющего воздействия на которую
информационных ресурсов достаточно, но не хватает
времени.
Примером большой системы может служить ситуация с плановой
экономикой, когда межотраслевой баланс подводился с задержкой в
три- четыре года.
Причиной того, что система оказывается большой, является не
столько размерность системы, сколько недостаточная скорость
просмотра вариантов, т.е. дефицит времени.

168.

Управлять надо в реальном масштабе времени. В такой ситуации требуется
специальный способ управления - управление большой системой при
дефиците времени путем превращения её в малую за счёт ускорения
принятия решения.
Два пути ускорения принятия решения:
1.
Ускорить перебор вариантов физически: заменить моделирующую
систему на более быстродействующую, распараллелить алгоритм
оптимизации, распределить работу между несколькими помощниками, (он
не подходит, если отсутствуют необходимые ресурсы).
2.
Ускорить принятие решения ценой снижения требований к качеству
решения. Не лучшее, но своевременное решение - лучше, чем никакое или
запоздалое. Возможные способы: перебирать варианты, а непосредственно
перед критическим моментом прекратить перебор и выбрать из
рассмотренных вариантов лучший; упростить модель, отказавшись от
части полезной информации, так как меньший объём информации можно
быстрее «переработать» . Для этого нелинейные зависимости
приблизительно заменить линейными; сократить размерность задачи;
случайный процесс заменить трендом и т.д. Решение будет грубым, но
своевременным.

169.

Шестой тип управления - управление сложными системами
Этот тип управления используется в случае, когда на воздействие Um*(t) система
откликается вовсе не так, как рассчитано на модели: Y(t) не совпадает с Y*(t).
Причины возникновения таких ситуаций – сложность системы.
Сложной будем называть систему, если:
1.
Имеющаяся модель не позволяет достичь цели, т.е наша модель Sm
неадекватна.
2.
Система ведёт себя неожиданным образом, т.е. она не подчиняется нашему
управлению.
Причиной сложности системы является неадекватность её модели,
т.е. нехватка информации об управляемой системе.
С такой точки зрения сложность оказывается не атрибутом системы, а свойством тех,
кто взаимодействует с нею.
Одна и та же система для одного субъекта может быть сложной, а для другого простой, в зависимости от степени её познания субъектом.
Суть управления сложной системой – это получение недостающей информации о
системе, включение этой информации в модель, повышая тем самым её адекватность,
добиваясь нужного её отклика.

170.

Схема управления сложной системой
V(t)
1
Y(t)
U*(t)
2
V(t)
5
Ym(t)
U(t)
Y*(t)
3
4

171.

Пути получения информации о системе:
1)
2)
3)
4)
1. Использование существующих (доступных) источников информации о системе
(справочники, монографии, Интернет, эксперты и т.д.). Если они использованы, а система
остаётся сложной, то необходимая информация есть только в самой системе (объекте
управления). Извлечь её оттуда можно с помощью эксперимента..
2. Эксперимент - это вопрос системе, на который она отвечает, но лишь в рамках постановки
вопроса. Используется следующий алгоритм:
В пределах априорных предположений, лежащих в основе эксперимента воздействовать на
входы системы. На текущей, имеющейся на данный (i-й) момент времени, модели Sm
системы S, одним из методов оптимизации отыскивается управляющее воздействие
Umi*(t), обеспечивающее получение целевой функции Y*(t) на выходе этой модели.
Найденное воздействие Umi*(t) подаётся на управляемый вход системы S. Наблюдается и
фиксируется отклик Yi(t) системы.
При расхождении Yi(t) и Y*(t) производится коррекция модели (за счёт её варьируемых
параметров) так, чтобы исправленная модель Smi как можно точнее повторила на своём
выходе Ymi+l(t) последний отклик системы Yi (t) (сохраняя при этом все предыдущие свои
поправки, - тем самым накапливая информацию о системе).
На исправленной модели вновь найти входное воздействие, которое даст на выходе
обновлённой модели целевой отклик, т.е. цикл операций повторять до тех пор, пока на
выходе системы не получится точный или хотя бы достаточно близкий к желаемому отклик.

172.

В управлении сложными системами познание и управление
образуют в алгоритме единый цикл.
1. Есть системы, которые удаётся превратить в простую
(познать) за конечное число шагов. Примером является случай,
когда вы забыли шифр, а перебором комбинаций можно найти
нужный (если не повторять уже опробованных).
2. Есть системы неисчерпаемой сложности (природа, человек,
экономика, организации).
Управление сложными системами неизбежно связано с
потерями, поскольку на каждом его шаге мы получаем не то,
чего хотели бы. Эти потери - плата за незнание, т.е. стоимость
познания.
Как минимизировать эти потери?
Сделать это можно только за счёт максимального
использования получаемой информации, полного её включения
в модель, так изменять модель, чтобы она как можно точнее
повторяла поведение системы на всех предыдущих шагах.
Существует несколько типов сложных (сложности) систем.

173.

Типы сложности систем
К первому типу сложности отнесём случай, когда известны:
а) начальное состояние системы;
в) целевое состояние;
с) множество возможных воздействий на управляемый вход системы
Известно также, что одно возможных воздействий переводит систему
в целевое состояние, но неизвестно, какое именно воздействие.
В таком случае единственным выходом является перебор на множестве
управляющих воздействий. При большом числе элементов множества
пытаются сократить перебор за счёт дополнительной информации.
Модель управления системой теперь состоит из таблицы предикатов
«если вход «i-е воздействие», то, может быть, достигнуто целевое
состояние». Проводится эксперимент. Если целевое состояние не
достигнуто, мы включаем эту информацию в модель, заменив в
соответствующей строке «может быть, …» на «не достигнуто», и
т.д.

174.

Ко второму типу сложности отнесём ситуации, в которых входные и выходные
переменные являются случайными событиями, величинами или процессами.
В литературе зачастую связывают само понятие сложности системы
исключительно со случайностью её характеристик (синонимичные термины стохастическая, статистическая, хаотическая, вероятностная).
Основными понятиями в теории и приложениях в этой области являются понятие
вероятности как меры возможности реализации рассматриваемого события и
понятие относительной частоты, как отношения числа реализаций этого
события к числу экспериментов (второе является статистической оценкой
первого при условии одинаковой расnределенносmu наблюдений). В качестве
меры сложности здесь используется вероятностная мера неопределенности
целевого параметра.
Управлять такой системой значит изменять в желательном отношении
распределения вероятностей выходных переменных с помощью воздействий
на входные переменные. Поскольку в модель «черного ящика» могут входить
разные комбинации переменных, то для каждого такого набора приходится
разрабатывать специальный алгоритм управления (статистическую
процедуру). Этим объясняется большое число paзнообразных статистических
процедур, продолжающее увеличиваться в связи с появлением всё новых
прикладных задач.

175.

Типичными классами статистических задач являются оцениванuе
параметров, проверка гипотез, обнаружение закономерностей
(связей, завuсuмостей), оценивание расnределенuй верояrmюсmей.
В большинстве своём, статистические процедуры решают только
часть задачи управления, обеспечивая лишь первичную обработку
полученных данных,
Однако качество управления зависит не только от качества измерений,
но и от того, как uсnользуеmся полученная информация.
В практике статистические выводы иногда неверно толкуются и
употребляются, что дало повод известному выражению: «Есть три
вида лжи - просто ложь, наглая ложь и статистка». Любую вещь
можно употребить во зло или добро, но неправильное или, тем
более, злонамеренное использование вещи есть вина не её, а того,
кто это делает.
Не зря же в отраслях практики пришлось создать специальную
систему техники безопасности. Такая система есть и в статистике.

176.

Третий тип сложности возникает когда объект управления не остаётся стабильным в
течение периода накопления информации о нём (как в первых двух случаях). Каждое
следующее наблюдение есть наблюдение другого состояния, и вопрос о накоплении
информации о системе приобретает новый смысл. Информация накапливается не о
состоянии системы, а о динамике состояний.
Алгоритм управления остаётся тем же, но операция включения данных очередного
эксперимента в модель системы усложняется соответственно природе системы и
характеру её динамики. Это является предметом целого комплекса дисциплин
связанных с изучением организационной динамики.
Название метода управления, реализующего алгоритм управления такими
системами – « метод проб и ошибок». .
В ходе формирования профессиональной терминологии для нужд теории и практики
управления, каждое очередное управляющее воздействие Um*i (t) стали именовать
пробным, а разницу между Yi (t) и Y* (T) – ошибкой.
Отсюда сам алгоритм управления сложной системой получил название
« метода проб и ошибок». Не путать его с «методом тыка». Между ними есть
существенные различия.
Во-первых, при «методе тыка» воздействие отыскивается на самой системе (объекте), а
при методе проб и ошибок - на модели системы.
Во-вторых, «метод тыка» применим только на статических системах, а метод проб и
ошибок - и на динамических. Общим для них является неизбежность потерь при
управлении.

177.

ВЫВОДЫ
Кроме первого типа управления (программного), когда всё
необходимое для достижения цели налицо, остальные типы
управления связаны с преодолением факторов, мешающих
достижению цели:
– сторонние краткосрочные воздействия, вызывающие
небольшие отклонения от целевой траектории (второй тип, регулирование),
– несоответсгвие между эмерджентными свойствами системы и
поставленной целью (третий тип - управление по структуре),
– нехватка материальных ресурсов, делающая цель
недостижимой и требующая её замены (четвёртый тип, управление по целям),
– дефицит времени для поиска решения (пятый тип, управление большими системами),
– нехватка информации об управляемой системе (шестой тип, управление сложными системами).
Все эти типы управления основаны на том, что конечная цель
известна.

178.

Седьмой тип управления - управление при отсутствии информации о
конечной цели
На практике встречаются обстоятельства, в которых управлять текущими событиями
приходится, но конечная цель неизвестна, непостижима. Алгоритмы поведения в таких
обстоятельствах и образуют седьмой тип управления - управление при отсутствии
информации о конечной цели.
Из определения цели вытекает, что при неопределённости конечной цели следует
неопределённость и траектории движения к ней. А ведь управляющие воздействия при
любом типе управления направлены на то, чтобы двигаться к конечной цели по этой
траектории с максимально достижимой близостью к ней.
Управление в данной ситуации можно реализовать двумя способами.
Первый способ состоит в том, чтобы дать субъективное, априорное определение
конечной цели, а дальше действовать по предыдущим схемам. Пример этого управление крупными социальными системами. В чём смысл жизни? Какова цель
социального развития? Ответы на вопросы даёт идеология. Однако, эти ответы
являются лишь гипотезами. Разные сообщества придерживаются разных идеологий,
субъективно отдавая предпочтение тому или иному идеалу. История показывает
нежизненность некоторых, недостатки других, утопичность третьих.
Любая социальная идеология, утверждающая своё видение конечной цели, на самом
деле предлагает гипотезу, истинность которой является вопросом веры в неё и
последующей проверки на практике. А можно ли управлять без идеи?

179.

Второй способ управления - сделать предположение, что цель существует. Если
предположение истинно, то должна существовать и траектория приближения к цели. Так как
траектория тоже неизвестна, то её можно пытаться найти, исследуя ближайшую окрестность
вокруг текущего состояния и определяя наиболее предпочтительное направление действий
(управления) в пределах этой окрестности. Затем следует сделать шаг и действовать в
дальнейшем так же.
Такой способ реализуется на практике в самых различных областях.
В биологии это эволюция и естественный отбор.
В теории менеджмента (управлении в организационных системах) он называется
инкрементализмом (внесение небольших, но обязательно улучшающих изменений).
В математической теории оптимизации предложены различные способы поиска экстремума
функции нескольких переменных (покоординатные приращения , случайный поиск, метод
наискорейшего спуска по градиенту и т.п.).
В социальных системах следует упомянуть лозунг «Цель - ничто, движение к ней - всё».
На этом пути успех не гарантирован. Целевая функция, в существовании которой мы уверены,
может оказаться многоэкстремальной, и мы можем попасть не в глобальный, а в локальный
экстремум (примеры: тупиковые ветви эволюции живых популяций; выбор
удовлетворительных, а не оптимальных решений в управлении социальными системами;
застревание в локальных экстремумах при математической оптимизации, и т.п.).
Единственной абсолютно универсальной целью существования любой организационной
системы является объективная цель самого её существования («смысл жизни - в ней самой»).
Только выжив, система может начать преследование каких-то (любых) других целей.
В теории организации об этом говорит наличие закона самосохранения.

180.

Управление при отсутствии информации о конечной цели
V(t)
1
Y(t)
U*(t)
2
V(t)
5
Ym(t)
U(t)
(?)
3
4

181.

Лекция 9
(18 учебная неделя)

182.

Технические системы управления
(ТСУ)

183.

Техническая система — искусственно созданная система,
предназначенная для удовлетворения определенной
потребности, существующая:
1) как изделие производства;
2) как устройство, потенциально готовое совершить
полезный для пользователя эффект;
3) как процесс взаимодействия с компонентами
окружающей среды, в результате которого образуется
полезный для пользователя эффект.
Технические системы управления (ТСУ) — это
системы, которые содержат в качестве элементов
технические устройства и могут в течение некоторого
интервала времени функционировать без участия
человека (станки-автоматы, заводы-автоматы,
автоматические линии и пр.).

184.

Объект управления — обобщающий термин
кибернетики и теории автоматического управления,
обозначающий устройство или динамический процесс,
управление поведением которого является целью создания
системы автоматического управления.
Ключевым моментом теории автоматического управления
является создание математической модели, описывающей
поведение объекта управления в зависимости от его
состояния, управляющих воздействий и возможных
возмущений (помех). Близость математических моделей,
относящихся к объектам различной физической природы,
позволяет использовать математическую теорию
управления вне её связи с конкретными реализациями, а
также классифицировать системы управления по
формальным математическим признакам (например, см
лекцию 6, линейные, нелинейные и т.д.).

185.

В теории автоматического управления
считается, что управляющее воздействие на
объект управления оказывает устройство
управления.
Управляющее устройство или регулятор –
это устройство, которое контролирует
состояние объекта управления (системы) и
вырабатывает для него управляющие сигналы.
Регуляторы следят за изменением некоторых
параметров объекта управления и реагируют
на их изменение с помощью заданных
алгоритмов управления в соответствии с
предписанным качеством управления.

186.

Отличительные особенности ТСУ:
четко определенная, как правило, единственная цель
управления (посадка самолета по заданной траектории
(глиссаде) для систем слепой посадки, поддержание
температуры в заданных параметрах для систем
терморегулирования и т.д.);
отсутствие человека (с его социальными и
психологическими особенностями) в контуре управления);
достаточно высокая определенность исходных данных и
возможность формализации процессов функционирования с
использованием детерминированных или стохастических
математических моделей.
В ТСУ легко выделить объект управления и управляющую
систему (регулятор). Например, котел и регулятор давления
пара.

187.

Особенность управления техническими системами состоит в том,
что для них закон управления (т.е. управляющая система) может
быть спроектирован заранее, что позволяет обеспечить качество
управления для любых условий функционирования ТСУ.
Если система работает в условиях неопределенности, т.е. точно
неизвестно влияние внешней среды, то качество управления будет
обеспечено с той точностью, с которой известно влияние внешней
среды (возмущение).
Если же воздействие внешней среды (возмущение) неизвестно
вообще, то качество управления может быть обеспечено за счет
создания адаптивных систем управления.
Адаптивное управление - совокупность методов теории
управления, позволяющих синтезировать системы управления,
которые имеют возможность изменять параметры регулятора или
структуру регулятора в зависимости от изменения параметров
объекта управления или внешних возмущений, действующих на
объект управления.

188.

Технические системы
Z
Хвх
Р
Хвых
ОУ
Хрег
Z
Регулирование
по
отклонению
ОС
Z
Хвх
Хвых
Р
Хвых
ОУ
Хрег
Регулирование
по
возмущению
Z
Хвх
Z
Хвых
Р
Хрег
ОУ
Хвых
Комбинирован
ное
регулирование
Р –регулятор, ОУ – объект управления, Z –возмущение, ОС –обратная связь

189.

Регулирование по отклонению.
На вход регулятора (Р) подается действительное
значение выходной переменной (Хвых), а также
заданное (предписанное) значение регулируемой
переменной (Хвх).
Такая связь выхода системы с входом регулятора
называется обратной связью (ОС).
Если сигнал ОС пропорционален только значению
выходной переменной в любой момент времени,
то ОС называется жесткой.
Если сигнал зависит от значения переменной и ее
производной, то ОС называется гибкой.

190.

Специфика анализа и синтеза технических систем управления
Задачи анализа и синтеза ТСУ решаются в процессе реализаций ее
жизненного цикла, который представляет собой упорядоченную во
времени совокупность состояний системы и работ, обеспечивающих
изменение состояний от момента замысла системы до окончания ее
существования.
Структурный анализ и синтез ТСУ направлен на исследование и
формирование рациональных функциональных и принципиальных схем,
реализующих заданный алгоритм функционирования, а также на изучение
и поиск конструктивных решений при определении состава, размещения и
стыковки конструктивно различных элементов.
Функциональный анализ и синтез ТСУ направлен на исследование и
формирование динамических характеристик системы путем определения
процессов изменения ее состояния во времени. Функциональный анализ и
синтез направлен на обоснование математических моделей,
характеризующих процессы изменения состояний объекта управления под
влиянием управляющих воздействий и влияния этих процессов на
качество и показатели эффективности управления.

191.

Информационный анализ и синтез ТСУ сводится к
исследованию и разработке рациональных способов
кодирования, передачи, обработки и представления информации
(сигналов ), циркулирующей между элементами системы.
Параметрический анализ и синтез ТСУ осуществляется
путем комплексного исследования и определения
количественных структурных, функциональных и
информационных характеристик системы.
Для ТСУ характерна высокая степень определенности исходных
данных и наличие хорошо разработанного математического
аппарата, что приводит к следующим особенностям их анализа
и синтеза:
высокая точность оценки технических и экономических
показателей;
возможность использования скалярных показателей
эффективности;
относительно небольшие затраты ресурсов на
экспериментальную проверку технических расчетов.

192.

Основы синтеза новой технической системы
управления
В проекте любой системы можно выделить три
уровня:
архитектура;
исполнение;
реализация.
Архитектура системы — это функциональное
применение системы с точки зрения пользователя.
Исполнение системы - это логическое описание
внутренней структуры, дающее возможность
исполнения этих функций.
Реализация системы - физическое воплощение
исполнения.

193.

194.

Процесс создания новых ТСУ связан с разработкой
требований к ним, которые должны отражать качество и
эффективность реализации системами своих целевых
функций при определенных условиях и способах их
применения .
Для выработки этих требований проводится техническое
обоснование системы. Данная процедура предполагает
определение состава и типа элементов будущей системы и
их наиболее существенных характеристик, показывающих
место и роль элементов в системе.
Техническое обоснование ТСУ является задачей системного
синтеза и представляет собой процесс разработки
архитектуры сложной ТСУ, исходя из принципов
многокритериалъности, декомпозиции и итеративности.

195.

Разработка технического обоснования ТСУ

196.

Эргатические системы
управления
(человеко-машинные системы)

197.

Человеко-машинные системы
Человек-оператор (оператор) — человек,
осуществляющий трудовую деятельность, основу которой
составляет взаимодействие с объектом воздействия,
машиной и средой на рабочем месте при использовании
информационной модели и органов управления.
Система «человек – машина» — это система,
включающая в себя человека-оператора, «машину»,
посредством которой он осуществляет трудовую
деятельность, и среду на рабочем месте.
Человекоператор
Пульт оператора
(пользовательский интерфейс).
(Система отображения информации +
Система выдачи команд)
МАШИНА

198.

199.

200.

Совместимость элементов системы
«Человек - машина»

201.

Маши́на (лат. machina — «устройство, конструкция»,
от др. греч. μηχανή — «приспособление, способ»).
Есть различные определения, которые можно свести
к двум:
1. Машина - техническое устройство, выполняющее
механические движения для преобразования энергии,
вещества и информации.
2. Машина (в современном определении, появившемся
с развитием электроники) – это технический объект,
состоящий из взаимосвязанных функциональных
частей (деталей, узлов, устройств, механизмов и др.),
использующий энергию для выполнения
возложенных на него функций.
Во втором понимании машина может и не содержать
механически движущихся частей. Примером таких
устройств служат электронно-вычислительная
машина , трансформатор, ускоритель частиц и т.д.

202.

Машины, являясь как бы продолжением тела человека во
взаимодействии со средой, используются для выполнения
определённых действий:
с целью уменьшения нагрузки на человека;
полной замены человека при выполнении конкретной задачи.
Практически любую машину можно отнести к одной из трёх
следующих групп:
1. Энергетические машины— это машины, преобразующие
один вид энергии в другой. К ним относятся:
двигатели— машины, которые превращают различные виды
энергии в механическую энергию (ДВС, электродвигатели,
гидротурбины и т.д.);
генераторы— машины, которые преобразуют механическую
энергию в любой другой вид энергии (электрогенераторы,
поршневые компрессоры, механизмы насосов).

203.

2. Рабочие машины — это машины, использующие
механическую или иную энергию для преобразования и
перемещения предметов обработки и грузов. К ним относятся:
технологические машины и аппараты — предназначены для
изменения размеров, формы, свойств или состояния предмета
обработки (сырья, полуфабрикатов, конечных изделий).
транспортные и подъемно-транспортные машины устройства, которые предназначены для перемещения
предметов обработки, грузов и людей в пространстве.
3. Информационные машины — это машины, которые
предназначены для преобразования, обработки и передачи
информации (различные механические и электронные
регуляторы, компьютеры, устройства связи и другие
устройства передачи, обработки и хранения информации).

204.

Использование информационных машин для
управления энергетическими и рабочими
машинами привело к появлению
кибернетических машин, способных
адаптироваться под изменения окружающей
среды на основе использования систем
искусственного интеллекта (роботы,
манипуляторы, машины-автоматы и гибкие
производственные системы).
Сочетание различных рабочих машин в одной
конструкции привело к появлению машинкомбайнов, а комбинирование различных
энергетических машин привело к развитию
гибридных конструкций.

205.

Компьютер — по всем параметрам самое
экстравагантное из всех технологических
«одеяний», когда-либо разработанных
человеком; он есть расширение нашей
центральной нервной системы.
Новые информационные окружающие среды
состоят в значительно более тесной связи с
условиями человеческого существования,
нежели былая «естественная» окружающая
среда. Они — «форма одежды», которая
может быть запрограммирована по
желанию, чтобы производить любое
желаемое воздействие на человека.

206.

Результат!
1. Человек живет в рукотворной (технологической)
среде. Среда - механически (рационально) созданной и
структурированной по времени.
Всякая контролируемая окружающая среда, всякая
рукотворная (технологическая) окружающая среда
выступает для человека как фактор его
приспосабливаемости, порождающий бессознательных
сомнамбул.
Следует помнить, что первое право всякого человека в
обществе есть право быть защищенным от последствий
собственной глупости.

207.

2. Существует два качественно различных вида технологий
человеческой деятельности – материальные и социальные
(социорегулятивные). Они являются частью целостной системы
– жизнедеятельности людей.
Элементом технологии является «средство деятельности».
Два типа средств:
1) объективированные формы средств (орудия труда, машины
и т.д. в которых материализованы знания);
2) умения, навыки, способности оперировать в деятельности
объективированными формами.
Любая технологическая инновация буквально «ампутирует»
часть деятельности людей. При этом объективированная форма
быстро развивается (экспоненциально) и воспроизводится в
обществе. «Ампутация» воспринимается не столько телом,
сколько мозговыми

208.

Эргатические системы управления (ЭСУ)
ЭСУ - это системы, которые включают в качестве элементов как
технические системы (машины), так и людей,
взаимодействующих с этими системами.
Особенностью эргатических систем является то, что в контур
управления, т.е. в управляющую систему, включен сам человекоператор или коллектив операторов.
Поэтому, особенностью решения задачи управления ЭСУ
является включение в параметры (свойства) управляющей
системы при решении задач ее анализа и синтеза
психофизиологических свойств человека-оператора.
Закон управления для таких систем может быть
спроектирован заранее с гарантией качества управления,
также как и в технических системах, но, так как
функционирование ЭСУ происходит в условиях частичной
неопределенности, то качество управления во многом
обеспечивается качеством работы человека-оператора.

209.

Особенности ЭСУ:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Основной функцией человека в ЭСУ является управление.
Человек способен оперировать нечеткими представлениями, воспринимать
сложные объекты, процессы или явления как единое целое.
Человек умеет творчески, гибко действовать в сложных непредвиденных
ситуациях в условиях недостаточной или не достоверной информации.
Система способна переходить от одних технологий управления к другим в
зависимости от конкретных управленческих ситуаций.
Всегда существует непредсказуемость поведения, настроения,
работоспособности человека.
Субъективный характер принимаемых человеком решений в условиях
острого дефицита времени и отсутствия достаточно полной информации.
Возможны случайные и преднамеренные ошибки при обработке информации
или формировании информационных сообщений человеком-оператором.
Низкая вычислительная мощность человека, неспособность воспринимать
большое число вариантов исходов, детально прогнозировать результаты
принятых решений.

210.

Классификация эрагатических систем управления
Классифицировать эргатические системы можно по нескольким
основным признакам. ЭСУ должна рассматриваться в каждом
конкретном случае в строго определенном контексте взаимосвязей
своих частей, подчиненном задаче данного анализа.
По числу операторов в цепи непосредственного воздействия на
орудие труда (объект управления) различают моноэргатические и
полиэргатические системы при одном и более одного оператора в
системе соответственно.
По виду связи оператора с объектом — эргатическая система с
непосредственной связью (оператор находится на объекте) и
эргатическая система с дистанционной связью (оператор связан с
объектом системой сбора и передачи данных и системой выдачи
команд).
По степени иерархии различают операторные (оператор
управляет неэргатической системой (машиной, объектом); такие
ЭСУ также называют система «человек-машина-среда» и
оперативные (оператор управляет другими операторами)
эргатические системы.

211.

По степени участия оператора в выполнении
системой своей основной функции (задачи) ЭСУ
подразделяются на эргатические системы 1-го рода
и эргатические системы 2-го рода:
Эргатическая система 1-го рода. В ней оператор
не принимает участия в работе системы. Система
автоматически выполняет свою функцию до
момента своего отказа или появления в ее
функционировании нестандартной ситуации,
требующей его вмешательства. Оператор
осуществляет функции контроля, остановки
функционирования системы в автоматическом
режиме, поиска неисправности или переключения
системы на режим ручного управления и
продолжения функционирования в ручном режиме
управления.

212.

Эргатическая система 2-го рода. В такой системе
оператор выполняет функции регулятора в контуре управления
или функции устройства программного управления. При этом
оператор может осуществлять функции компенсации
рассогласования, преследования и других операций слежения.
1) Компенсирующая ЭСУ. Человек-оператор наблюдает только
рассогласование (отклонение) между текущим значением
показателя системы Y(t) (выходным значением) и установкой
– заданным значением Y*(t). Например, периодическая
подстройка частоты приема радиоприемника.
2) Преследующая ЭСУ. Оператор осуществляет непрерывное
совмещение (согласование) объекта воздействия и
изменяющейся целью – преследование подвижной цели с
помощью подвижного следящего исполнительного механизма.
3) Предсказывающая ЭСУ. В результате приобретения опыта
оператором, наличия детерминированной модели объекта
управления или невозможностью организации обратной связи
оператор ведет исполнительный механизм в заданную точку
по программе.

213.

Анализ и синтез ЭСУ
Задачи анализа ЭСУ решаются на всех стадиях ее жизненного цикла.
Задачи синтеза ЭСУ решаются в основном на этапах их проектирования и
создания. К задачам синтеза ЭСУ относится процесс принятия решения о
целесообразности того или иного нововведения и обоснованного выбора
направлений исследований.
Структурный анализ и синтез ЭСУ направлен на решение следующих
задач:
описание состава ЭСУ и построение ее структурной схемы;
формирование рационального числа уровней управления; определение
состава и мест размещения звеньев управления;
определение функций отдельных подсистем, их структурной схемы;
Создание структуры, обеспечивающей требуемые характеристики
устойчивости и оперативности управления;
исследование отдельных технических устройств, входящих в состав ЭСУ;
учет психологических характеристик человека-оператора при создании
структур ЭСУ;
построение обобщенной структурной информационной модели ЭСУ;
описание энергетических, вещественных и информационных связей.

214.

Функциональный анализ и синтез ЭСУ направлен на
решение следующих основных задач:
анализ функций управления, выбор состава
автоматизируемых функций и определение их
взаимодействий;
определение способов сбора, хранения и отображения
информации, необходимой для функционирования ЭСУ;
определение порядка обработки информации с целью
принятия решений и их реализации оператором;
создание системы контроля за доведением решений и их
исполнением, а также оценка результатов выполненных
решений;
учет психологических факторов оператора при
управлении ЭСУ.

215.

Информационный анализа и синтез ЭСУ
заключаются в исследовании и поиске рациональных
способов взаимодействия оперативного персонала
(операторов) с техническими средствами при решении
ими задач управления.
При этом исследуются способы предоставления, ввода и
вывода информации (формирования информационной
модели), определяется необходимый и достаточный
состав действий и формализованных сообщений,
обеспечивающих эффективное управление.
Наряду с этим решаются общие задачи анализа и
синтеза информационного обеспечения, включающего
способы классификации и кодирования информации,
языковые средства описания данных, унифицированную
систему документации, программные средства
обработки информационных массивов, базы и банки
данных.

216.

Параметрический анализ и синтез ЭСУ связаны с
исследованием и количественной оценкой свойств и
различных условий функционирования оперативного
персонала и используемых ими технических средств.
Процедура выбора показателей, достаточно полно
отражающих свойства подобных систем, довольно
сложна, Нет четко установленного перечня подобных
показателей.
На практике для исследования свойств данных систем и
их элементов используется множество различных
показателей: количественных, качественных,
экономических, технических, комплексных и т.п.
Из большого количества показателей качества работы
операторов в ЭСУ наиболее часто используют
устойчивость, быстродействие, напряженность,
экономичность и надежность.

217.

Типовые проблемы в процессе создания ЭСУ
Первая проблема: проблема компенсации
системой ошибочных (непреднамеренных и/или
преднамеренных) действий человека-оператора,
влекущих за собой негативные последствия для
функционирования ЭСУ.
В ЭСУ должны быть учтены: забывчивость
оператора, возможность его ошибки, непостоянство
внимания, усталость и т.п. Если решение, принятое
человеком, может привести систему в аварийный
режим (контроль осуществляет сама система), то
это решение не должно восприниматься, о чем
система должна сигнализировать оператору.
Такими свойствами обладает сложная ЭСУ с
хорошо развитыми средствами интеллектуальной
поддержки операторов.

218.

Вторая проблема: формализация психологических аспектов мыслительной
деятельности человека в процессе выработки решений по реализации какой-либо
задачи и учет их в системах искусственного интеллекта (ИИ), формирующих
соответствующие решения. Необходимо иметь единый язык описания
функционирования системы в целом. Считается, что разработка математических
моделей деятельности человека-оператора является одним из путей решения этой
проблемы.
В процессе проектирования деятельности целесообразно автоматизировать часть
функций человека-оператора - поручить выполнение их техническим средствам,
реализующим модель, соответствующей деятельности человека. В целом объект и
система управления им образуют динамическую систему, движение которой может
быть описано дифференциальными уравнениями.
В целом динамическая система описывается сложной системой нелинейных
дифференциальных уравнений высокого порядка со случайными параметрами и
коэффициентами, зависящими от состояния системы. Аналитического
выражения для них не существует. Для всех систем динамику можно описать с
помощью уравнений лишь приближенно. Это обусловлено тем, что мы не знаем
всех факторов, влияющих на систему, поэтому рассматривается небольшое число
аспектов поведения ЭСУ.
Основной принцип построения моделей ЭСУ - результаты, получаемые с
помощью моделей, должны соответствовать экспериментальным данным.

219.

Третья проблема: срыв операторской деятельности. Для ее решения следует
определить "границы возможного" в деятельности человека и возможности
техники для оптимального распределения функций между ними. Срыв
операторской деятельности является одной из ключевых проблем проектирования
сложных ЭСУ. Цель - избежать, исключить возможность аварий (прекращения
деятельности) систем, которые неизбежны при срыве деятельности человекаоператора).. Срыв деятельности, ,например, может наступить при повышении
темпа поступления информации.
Выделяют и исследуют следующие аспекты срыва операторской деятельности:
критические значения потока информации в зависимости от способов
деятельности;
влияние автоматизации процессов управления на устойчивость операторской
деятельности;
наличие "слабых" звеньев в структуре деятельности, выявленных при
проектировании способов деятельности;
определение стадий (фаз) срывов деятельности с выявлением необходимых
переходов от одного способа деятельности к другому при обнаружении
возможности срыва;
допустимые границы изменений функционального состояния оператора;
определение требований, предъявляемых к человеку-оператору в соответствии с
функциональными возможностями операторов конкретной системы.

220.

Четвертая проблема: формализация основных схем поведения
(алгоритмов или последовательностей деятельности) человека в
зависимости от сложившейся ситуации и предложение оператору
лучшей (по какому-то критерию) из них.
К этому классу задач относятся задачи:
классификации типов поведения;
моделирования поступков;
определения траектории поведения;
формирования поведения и др.
Пятая проблема: определение психологических характеристик
человека (их диапазонов) соответствующих комфортному общению
человека и мащины, а также использование технологий и техники для
уменьшения потребности адаптации человека к системе.
Основной тенденцией перспективного развития и
совершенствования средств взаимодействия является создание
адаптивных интеллектуальных систем, учитывающих
целесообразное распределение нагрузки между искусственным
интеллектом и интеллектом человека.

221.

ОРГАНИЗАЦИЯ
КАК УПРАВЛЯЕМАЯ СИСТЕМА
В 6-м семестре в учебном плане предусмотрена
дисциплина «Модели организационных систем»

222.

Модели (инф. системы) в управлении современной организацией
Уровень управления
1
Стратегическое управление бизнесом (компанией)
2а Управление отношениями с поставщиками
2б Управление взаимоотношениями с клиентами
3
Финансово-хозяйственное управление
4
Управление производством
5
Управление производственными цехами, участками, линиями
(эргатические (человеко-машинные) системы)
6
Управление технологическим оборудованием (технические
системы)

223.

Коммуникации при формировании требований в процессе разработки ИС
К1
Разработчики
К4
К2
К6
Стейкхолдеры (Заинтересованные
лица)
ИТ-персонал
организации
Конечные
пользователи
ИС (операторы,
специалисты,
управляющие)
Заказчик
К5
К3
Бизес-аналитики
Эксперты
Процессы, реализуемые
в жизнедеятельности организации
(К1 – К6) Коммуникации ИТ-специалистов в процессе
разработки ИС