Текст книги "Исследование систем управления: конспект лекций"

Автор книги: Денис Шевчук

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 7 страниц) [доступный отрывок для чтения: 2 страниц]

Денис Шевчук
Исследование систем управления. Конспект лекций

Данная книга основана на современных принципах ускоренного качественного изучения и запоминания любых предметов. Рекомендую прочитать 2-3 раза и вы без труда освоите предмет.

Пособие содержит как теоретический материал, так и практические рекомендации.

С уважением,

Шевчук Денис, www.deniskredit.ru

Лекция 1. Предмет дисциплины «Исследование систем управления»

«Исследование систем управления» – дисциплина, предметом которой являются процессы управления, т. е. процессы, которые оказывают организационное воздействие на группу людей и на систему в целом.

Исследование – познание какого-либо объекта с целью получения новых знаний о данном объекте, законов его возникновения, функционирования, развития для последующего применения полученных знаний как в теории, так и в практике. Исследование можно разбить на следующие этапы:

• выявление необходимости исследования (наличие проблемы или задачи, которые необходимо разрешить для достижения поставленных целей);

• постановка цели исследования;

• определение объекта и предмета исследования.

Объектом исследования является структура (подразделение, предприятие, объединение предприятий, отрасль, национальное хозяйство), ее внутренняя и внешняя среда.

Предметом исследования может быть задача или проблема, которые не могут быть решены без проведения исследования;

• определение методов, с помощью которых могут быть решены проблемы;

• определение ресурсов, которые необходимы для успешного проведения исследования (материальных, финансовых, трудовых, информационных и др.), и изучение ресурсов, которые имеются у организации на данный момент;

• определение результатов исследования, т. е. планирование итогов/

Исследование систем управления необходимо проводить:

• при совершенствовании системы управления действующей организации;

• разработке системы управления вновь создающейся организации;

• совершенствовании системы управления производственных объединений или предприятий в период реконструкции или технического перевооружения;

• совершенствовании системы управления вследствие изменения формы собственности;

• решении иных вопросов, связанных с функционированием систем и управлением ими.

Существует различие между вышеуказанной учебной дисциплиной и наукой.

Наука – глубокое теоретическое знание о процессах, явлениях, их взаимосвязи и развитии.

Учебная дисциплина – первичные знания, которые преподаются студентам для ознакомления с основами науки.

Лекция 2. Понятие, свойства и виды систем

Система – организационное сложное целое, состоящее из множества элементов, расположенных в определенном порядке и зависящих друг от друга, взаимодействующих между собой при помощи отношений и связей, и образованное для выполнения конкретной цели.

Свойства системы могут быть условно разделены:

• на свойства I ряда – свойства, имеющие непосредственное системное происхождение:

• целостность – система представляет собой организационное сложное целое;

• делимость – система всегда может быть разделена на подсистемы, компоненты и элементы;

• множественность – каждая система состоит из множества частей (уровни иерархии, количество элементов и связей);

• целеустремленность – каждая составляющая системы должна быть ориентирована на достижение общей цели;

• свойства II ряда – свойства, которые обеспечивают работоспособность системы:

• гомогенность (однородность) – система должна иметь хотя бы одно общее свойство;

• гетерогенность (разнородность) – в каждой системе должно быть многообразие свойств разнородных элементов;

• самоорганизованность – самостоятельно существующая и функционирующая система не должна разрушаться;

• иерархичность – система – это совокупность элементов, расположенных на разных уровнях иерархии;

• централизованность – в каждой системе должно быть центральное звено, которое будет стоять над всеми уровнями иерархии;

• эмерджентность – свойства системы в целом отличаются от свойств отдельных ее элементов.

Системы можно классифицировать:

? по способу образования:

• естественные – системы, созданные природой без вмешательства человека;

• искусственные – системы, созданные человеком для удовлетворения различных потребностей;

? сущности:

• космические;

• биологические;

• технические;

• социальные;

• экономические;

• экологические;

• политические и др.;

? отношению к целевому назначению:

• целенаправленные – системы, которые заранее программируют работы, для достижения поставленных целей;

• целеустремленные – поставленные цели достигаются путем выбора альтернативных способов;

? наличию центрального ведущего элемента:

• централизованные – системы, в составе которых есть центральное звено, играющее ведущую роль;

• децентрализованные – системы, в которых роли распределяются равномерно между элементами;

? размеру.

• малые (включают менее 30 элементов);

• средние (включают до 300 элементов);

• большие (содержат больше 300 элементов, такие системы трудно исследовать без предварительного разбиения их на более простые функциональные составляющие);

? степени сложности:

• простые – системы, которые не нуждаются в разбиении на составляющие при решении проблем;

• сложные – системы, подсистемы которых необходимо изучать не изолированно друг от друга, так как все элементы являются взаимосвязанными и взаимозависимыми;

? отношению к изменениям во времени:

• относительно статичные – системы, имеющие одно возможное и заданное состояние;

• динамичные (изменяются с течением времени);

? продолжительности функционирования:

• краткосрочные;

• среднесрочные;

• долгосрочные;

• специализации:

• специализированные – системы, выполняющие одну функцию при создании продукции или услуги;

• комплексные – выполняют все функции при производстве продукции;

• предсказуемости поведения:

• детерминированные – результаты деятельности, которые могут быть предсказаны;

• стохастические – результаты деятельности, которые определены вероятностью;

? взаимодействию с внешней средой:

• изолированные – при функционировании не имеют связей с внешней средой;

• закрытые – функционируют независимо от окружающей среды и имеют строго фиксированные границы (пример, натуральное хозяйство);

• открытые – взаимодействие с окружающей средой носит двусторонний характер: системы влияют на окружающую систему и на себе испытывают ее влияние.

Лекция 3. Подходы к исследованию систем управления

Системный подход – методологический подход, изучающий объект как единое целое. Объект исследования представляется как совокупность подсистем, элементов с внутренними и внешними связями. Используется для комплексного исследования принимаемых решений, анализа возможных вариантов их реализации, координации усилий по претворению их в жизнь.

Эмпирический подход – подход, при котором объект исследуется на основе уже имеющегося опыта. При данном подходе изучаются предшествующие аналогичные случаи и вырабатываются общие правила поведения в сходных ситуациях. Используются методы аналогий, которые заключаются в анализе уже имеющегося опыта и оценивании возможности его использования в конкретных случаях, методы сравнений и т. д.

Анализ межличностных отношений и группового поведения – подход, основой которого является изучение внутренних связей в организации, т. е. изучение формальных и неформальных групп в организации, формальных и неформальных лидеров, горизонтальных и вертикальных связей, систем мотивации и стимулирования, видов власти, которые существуют в изучаемой организации.

Формирование корпоративной культуры – традиции, ценности, символы, убеждения, формальные и неформальные правила поведения членов организации.

Социотехнические системы – подход, который создает условия для приспособления человека к технике с целью увеличения эффективности производства и сокращения времени, затрачиваемого на производство.

Теория принятия решений и эффективные коммуникации – подход соответствия информационной и организационной структур.

При данном подходе лица, которые принимают решения, должны обладать всей необходимой информацией. Для эффективности принятия решений информаиия должна обладать свойствами:

• достоверности;

• ясности;

• своевременности;

• полноты;

• оперативности;

• надежности.

В организационных структурах должны быть эффективные коммуникации для уведомления нижестоящих уровней иерархии о принятых решениях наверху.

Моделирование – подход построения модели организации, в которой отражаются все подсистемы, элементы, взаимосвязи и закономерности функционирования организации.

Операциональный подход – подход, в котором выделяются функции и работы для анализа процесса управления, оценка трудозатрат и затрат ресурсов.

Ситуационный подход – подход принятия решений при быстротечном изменении окружающей среды: изменения на рынках, появление новых конкурентов и т. д. При этом подходе изучается сложившаяся ситуация, выявляются ее причины и воздействия, которые могут быть использованы для достижения целей исследования в конкретных случаях. Указанный подход обычно используется.

• когда одни и те же ситуации часто повторяются, для разрешения которых вырабатываются стандартные решения на основе анализа предыдущих однотипных ситуаций. Это позволяет экономить материальные и трудовые ресурсы, время;

• при возникновении новых ситуаций, которые отличаются от стандартных и не имеют готовых решений.

Процессный подход – подход к исследованию систем управления как к непрерывному выполнению совокупности взаимосвязанных между собой работ и общих функций управления. Процесс исследования – совокупность функций и действий исследователя, направленных на изучение объекта исследования, которые превращают входы (исследуемый объект) в выходы (результат исследования). Процесс исследования регулируется рычагами и ресурсами. Рычаги осуществляют свое влияние на процесс управления посредством методов и методик, требований заказчиков и потребителей, конкурентов, законодательств и т. д. Ресурсы обеспечивают всеми необходимыми средствами (материальными, техническими, транспортными и т. д.) для осуществления процесса исследования.

Лекция 4. Системный подход к исследованию систем управления

Системный подход – подход к исследованию объекта (проблемы, явления, процесса) как к системе, в которой выделены элементы, внутренние и внешние связи, наиболее существенным образом влияющие на исследуемые результаты его функционирования, а цели каждого из элементов определены исходя из общего предназначения объекта.

При использовании системного подхода организация рассматривается как система, состоящая из элементов и подсистем, обособленных между собой, но взаимосвязанных и взаимодействующих.

Но несмотря на то что элементы являются обособленными, изменение одного элемента ведет к изменению в других элементах и подсистемах. При этом необходимо изучать функционирование системы в динамике,

В основе системного подходи лежат следующие общие черты:

• при исследовании объекта как системы каждый элемент описывается с учетом его места в целом;

• в любом системном исследовании возникает проблема управления;

• исследование системы неотделимо от исследования условий ее существования;

• для системного подхода специфична проблема порождения свойств целого из свойств элементов и наоборот;

• в системном исследовании недостаточны чисто причинные объяснения функционирования и развития объекта (целесообразность поведения не всегда, соответствует причинно-следственным схемам);

• источник преобразования системы или функций находится обычно в самой системе;

• самоорганизация систем связана с целесообразным поведением, допущением множества индивидуальных характеристик и степеней свободы.

Системный подход обладает следующими достоинствами:

• расширение путей для познания объекта исследования, в том числе его синергетических свойств;

• возможность декомпозировать любой изучаемый объект с необходимой глубиной для достижения цели исследования, что обеспечивает выявление всего необходимого для изучения любого относительно неделимого элемента;

• создание более глубокой схемы Обоснования и выявления характера и достоверности связей и отношений в исследуемом объекте, и при этом формируются предпосылки для поиска новых механизмов эффективного функционирования объекта;

• тесная связь с другими методологическими направлениями науки, а при необходимости имеется возможность совместного интегративного применения других методологических подходов, что повышает результативность исследования.

При исследовании объекта системный подход использует различные науки и методы. К ним относятся:

• информатика;

• исследование операций;

• теория управления;

• теория организации;

• исследование операций;

• общая теория систем;

• системотехника и др.

Общая теория систем (ОТС) – подход к науке о системах, выдвинутый австрийским биологом Л. Берталанфи, в соответствии с которым системы любой природы могут быть изучены путем отыскания структурного сходства законов, установленных в различных дисциплинах, обобщения этих законов, вывода обобщенных закономерностей.

Системотехника – дисциплина, изучающая вопросы создания, испытаний и эксплуатации сложных автоматизированных систем.

В рамках данной дисциплины решаются задачи прикладного исследования, связанные с планированием и созданием сложных систем управления. «Исследование операций» – объединение различных научных математических и количественных методов моделирования. В основе исследования операций лежат такие методы, как:

• теория игр – метод моделирования оценки воздействия принятого решения на конкурентов. Игровые модели используются для прогнозирования реакции конкурентов на изменение цен, новые компании поддержки сбыта, предложения дополнительного обслуживания, модификацию и освоение новой продукции.

Использование теории игр затруднено сложностью реального мира, которая обусловлена быстрыми изменениями окружающего мира, невозможностью прогнозирования реакции конкурентов на эти изменения. Наиболее эффективно их применение в ситуациях принятия решения в условиях конкурентной борьбы;

• теория вероятности – метод, который при принятии решений опирается на определение значения вероятности наступления определенных событий с последующим выбором наиболее предпочтительного среди возможных;

• методы линейного программирования: в процессе управления одной из главных является задача нахождения оптимального решения из всех имеющихся вариантов. Для достижения этого решения необходимо наличие определенных ресурсов: финансовых, трудовых, материальных, временных и т.д. Поэтому оптимальным вариантом решения будет являться тот, при котором поставленная цель будет достигнута:

• с минимальными расходами;

• максимальной эффективностью;

• наименьшими затратам времени и усилий. Задачей линейного программирования является достижение оптимального управления.

Оптимальное управление – управление, которое удовлетворяет всем поставленным ограничениям. На выбор наилучшего решения налагаются 2 вида ограничений:

• ограничения внешней среды: законы и условия природы;

• ограничения, связанные с используемыми ресурсами.

Лекция 5. Общая теория систем

Чтение – вот лучшее учение! Книгу ничто не заменит.

Общая теория систем (ОТС) – подход, изучающий законы отдельных систем с целью выявления общих законов, свойственных всем системам, с последующим их обобщением в закономерности функционирования систем.

Цель ОТС заключается в построении концептуальной и диалектической основы для развития методов, пригодных для исследования более широкого класса систем, чем те, которые связаны с неживой природой.

OTС использует следующие основные понятия.

• система – целостное упорядоченное множество объектов (элементов, компонентов, подсистем), связанных между собой отношениями, направленное на достижение поставленной цели;

• внешняя среда – множество элементов, не входящих в состав системы, но влияющих на нее либо испытывающих на себе ее влияние;

• входы системы – это внешние связи, по которым из окружающей среды в организацию поступают ресурсы (материальные, трудовые, информационные и др.);

• выходы системы – связи, по которым системы осуществляют передачу результатов своей деятельности (товары и услуги) в окружающую среду;

• процесс системы – преобразования, протекающие внутри организации по преобразованию входов в выходы;

• элемент – простейшая составная часть системы (не имеющая внутреннего строения), которая при разложении системы является заключительной частью системы;

• компонент – группа элементов, которые образуют целостную часть системы в функциональном отношении;

• подсистема – относительно самостоятельная часть системы, обладающая внутренней структурой для достижения определенных подцелей цели системы;

• отношение – множество последовательных контактов, порождающих структуру системы;

• структура – совокупность элементов и связей между ними;

• связь – отношение между элементами, компонентами и подсистемами системы. Связи бывают внешние и внутренние;

• прямые (передают элементам цели и порядок действия) и обратные (передают ответ элементов на полученную информацию);

• вертикальные (связь между руководителем и подчиненным) и горизонтальные (связи на одном уровне иерархии);

• цель – желаемый результат деятельности, но не всегда является достижимым;

• результат – реально полученная ситуация в итоге функционирования системы;

• эффект – следствие, полученное от результата деятельности.

Применение обшей теории систем обусловлено следующими ее достоинствами:

• при рассмотрении систем используется «целостный подход», т. е. сохраняются идентичность систем и свойства неделимых элементов;

• при исследовании систем используются частные законы других дисциплин и наук при помощи нахождения подобных структур в системах;

• часто используются математические модели для исследования, с помощью которых мы переходим «от анализа содержания к анализу структуры» для более быстрого исследования. Но с помощью математических моделей мы не можем полностью описать реальные системы;

• является связующим звеном между различными дисциплинами;

• проектирование системы в целом означает создание оптимальной конфигурации (структуры) системы.

Недостаток – не учитывает множество специфических факторов.

Лекция 6. Основы и принципы системотехники

Системотехника – научное направление, охватывающее изучение процессов:

• создания:

• испытания:

• эксплуатации сложных систем.

Системотехника выявляет устойчивые причинно-следственные связи между объектами, процессами и величинами и устанавливает принципы существования и действия сложных систем.

Концепция системотехники состоит в упрощении сложных систем. Выделяют 3 основных принципа системотехники.

• физичности;

• моделируемости;

• целенаправленности.

Принцип физичности: всякой системе (независимо от ее природы) присущи физические законы (закономерности), возможно, уникальные, определяющие внутренние причинно-следственные связи, существование и функционирование. Никаких других законов (кроме физических) для объяснения действия систем любой природы (в том числе живых) не требуется. Принцип основан на следующих постулатах:

• целостности, система – целостный объект, а не множество подсистем, который допускает различные членения на подсистемы.

В основе этого постулата лежит принцип о недопустимости потери понятий ни при композиции (объединении подсистем в систему), ни при декомпозиции (делении системы).

Если сумма частей равна целому, системы называют аддитивными относительно данного членения, если сумма больше целого – супераддитивными, если сумма меньше целого – субаддитивными.

Постулат целостности применяется в раскрытии и накоплении сведений о системных свойствах на всех этапах исследования и в обобщении их в понятия, а затем – в применении этих понятий к подсистемам при исследовании их порознь после декомпозиции. Выявление целостности состоит из изучения:

• всех взаимосвязей внутри системы;

• взаимосвязей системы со средой;

• системного свойства;

• его содержания;

• механизма образования;

• свойств подсистем, подавляемых общесистемным свойством, механизма этого подавления и условий в которых он теряет силу;

• автономности: сложные системы имеют автономную пространственно– временную метрику (группу преобразований) и внутрисистемные законы сохранения, определяемые физическим содержанием и устройством системы и не зависящие от внешней среды. Суть этого постулата состоит в том, что каждая система расположена в адекватном ей геометрическом пространстве (реальном, функциональном, мыслимом) и, ограничиваясь метрическими пространствами, каждому классу систем (конкретной системе) можно приписать метрику, определяемую соответствующей группой преобразований. Это – автономная метрика системы, либо автономная группа преобразований.

Введение метрики означает создание модели геометрии системы, чем ближе эта модель к истинной геометрии системы, тем проще представление системы.

Принцип моделируемости: представление сложных систем в виде множества моделей. Модель, ориентированная на определенную группу свойств сложной системы, всегда проще самой системы. Принцип содержит 3 постулата.

• дополнительности: сложные системы, находясь в различных средах (ситуациях), могут проявлять различные системные свойства, в том числе альтернативные (т. е. несовместимые ни в одной из ситуаций по отдельности). Например, электрон в одних взаимодействиях проявляет себя как частица, в других – как волна;

• действия: реакция системы на внешнее воздействие имеет пороговый характер. Таким образом, для изменения поведения системы требуется прирост воздействия, превосходящего некоторое пороговое значение. Такие изменения могут быть связаны с энергетикой, веществом и информацией, которые, накапливаясь, проявляют свое влияние скачкообразно, путем качественного перехода;

• неопределенности: максимальная точность определения (измерения) свойств системы зависит от присущей данной системе области неопределенности, внутри которой повышение точности определения (измерения) одного свойства влечет за собой снижение точности определения другого (других). Существует область неопределенности, в пределах которой свойства могут быть описаны только вероятностными характеристиками.

Принцип целенаправленности: целенаправленность – функциональная тенденция, направленная на достижение системой некоторого состояния либо на усиление (сохранение) некоторого процесса. При этом система оказывается способной противостоять внешнему воздействию, а также использовать среду и случайные события.

Принцип учитывает постулат выбора: сложные системы обладают способностью к выбору поведения и, следовательно, однозначно предсказать способ действия и определить их состояние невозможно ни при каком знании свойств системы и ситуации.

Данный постулат позволяет сложной системе в соответствии с ее целенаправленностью использовать редкие благоприятные события, возникающие во взаимодействии со средой, блокируя остальные (неблагоприятные) события и процессы.