Варианты смешанной системы (см. табл. 1.2) имеют следующие важные особенности, а именно:
- в случае «Cмешанная 1» непрерывность функционирования управляющей системы может быть объяснена только поиском и использованием максимального количества дополнительной информации, связанной с целевой ориентацией ЛПР. Как правило, даже в самых сложных управленческих ситуация такие процессы не реализуются и данное сочетание не применяется;
- в случае «Смешанная 2» дискретность управляющей системы потенциально способна привести к частичной потере управляемости – в моменты между функционированием управляющей системы состояние объекта управления в общем случае может отклониться на произвольное значение и достичь неприемлемого уровня.
Из тех же соображений характеристики временнóй дискретизации состояния объекта управления и управляющей системы, как правило, отождествляются по величине, а сами моменты изменения состояния имеют некоторый временнóй сдвиг друг относительно друга, связанный с небесконечно быстрой реакцией управляющей системы на изменившееся состояние объекта управления. При этом моменты изменения состояния управляющей системы отстают на некоторое время, т.е. происходят с некоторым отставанием относительно момента оценки состояния объекта управления. Естественно, что это временнóе смещение в общем случае при своем увеличении уменьшает возможности по устранению отклонений состояния объекта управления. Исходя из соображений нецелесообразности управления по старому состоянию объекта управления при наличии информации о новом, следует ориентироваться на то, что протяженность периода выработки управленческого решения не будет выходить за интервал дискретности объекта управления. Однако на практике встречаются и управляющие системы, которые ориентированы на управление с заведомым опозданием – когда, по крайней мере, реализация управленческих воздействий происходит уже вслед за получением данных о состоянии объекта управления в новый дискретный момент. Поэтому соответствующий периодический процесс управления может иметь теоретически любое фазовое отставание по отношению к управляемому процессу – процессу изменения состояния объекта управления.
Дискретность объекта управления и управляющей системы определяется:
- их физической природой;
- жестко введенными внешними ограничениями (например, законодательного характера);
- внутренними ресурсными ограничениями, не позволяющими наблюдать слишком часто за состоянием объекта управления, вырабатывать управленческие решения и реализовывать управленческие воздействия;
- субъективными предпочтениями и соответствующими назначениями ЛПР;
- временными рамками оцениваемости состояния и реализуемости управленческих воздействий;
- соображениями оптимизации затрат на осуществление управления.
Применительно к организационно-экономической сфере:
- объекты управления и управляющая система существуют в непрерывном времени (так называемые непрерывные производства или производства непрерывного цикла) или в прерывистом, скважном времени, в котором период производства сменяется периодом приостанова производственно-хозяйственной деятельности и затем, в свою очередь, сменяется периодом функционирования и т.д. При этом такой последовательный цикл имеет некие регулярности. В самом деле, в пределах суток происходит смена рабочего времени нерабочим, в пределах недели имеется, как правило, два выходных или нерабочих дня, а в пределах календарного года имеются еще и детерминированные праздничные дни;
- объект управления существует в изначально непрерывном времени в течение периода его функционирования, а в период простоя его можно условно признать таковым. Однако он подвергается косвенной, но непременной дискретизации, т.к. организовать режим оценки состояния объекта управления в режиме абсолютно реального времени практически невозможно, тем более что некоторые аспекты состояния экономического объекта управления имеют принципиально дискретный характер, будучи, например, привязаны к срокам представления разного рода отчетности и экономическим операциям типа распределения прибыли участниками предприятия;
- управляющая система в силу также своей ограниченной инерционности способна первично перерабатывать исходную информацию, обосновывать управленческие решения и реализовывать управленческие воздействия тоже в течение ограниченного, а отнюдь не бесконечно малого интервала времени. Как следствие, она также фактически является дискретной.
Поэтому как типовую версию следует рассматривать системы управления в экономике, дискретными.
Согласно введенному выше определению управление представляет собой процесс, который в привязке в введенной структуре системы управления предусматривает последовательность циклических реализаций процессоров объекта управления и управляющей системы (см. рис. 1.2 для случая дискретной системы управления).
|
Рис. 1.2. Последовательность реализации процессоров
Соответственно возникают два циклических процесса – срабатывания процессора объекта управления и управляющей системы, причем для процессора управляющей системы может иметь место некоторый простой – по крайней мере, в части выработки управленческих решений, т.е. процессор системы выработки управленческих решений работает не непрерывно.
Особый интерес представляет взаимное влияние процессов срабатывания процессоров объекта управления и управляющей системы. Эта специфика зависит от последействий.
Так, состояние объекта управления в любой момент времени зависит от его состояний во все предшествующие моменты времени (для объекта управления с бесконечной памятью), в некоторые предшествующие моменты (для объекта управления с конечной памятью) или же не зависит от них вообще (для объекта управления без памяти), а также управленческих воздействий, которые были выработаны управляющей системой ранее и относились к последующим периодам.
Состояние управляющей системы в принципе зависит от состояния объекта управления в настоящий момент, однако в силу только что указанной взаимосвязи она также зависит от всех предшествующих состояний объекта управления и управляющей системы.
Поэтому можно констатировать, что в экономике, как правило, объект управления, управляющая система и система управления представляют собой объекты с бесконечной памятью. Однако идентификация объектов с бесконечной памятью всегда сопряжена со значительными, а порой и непреодолимыми трудностями.
Поэтому, как правило, считается, что:
- состояние объекта управления зависит не от его состояний во все предшествующие моменты времени, а только от его состояния в предшествующий момент времени, а также управленческих воздействий, вытекающих из управленческих решений для всех предшествующих моментов времени;
- состояние управляющей системы зависит от ее состояния во все предшествующие моменты времени, а также от состояния объекта управления в текущий момент времени.
Следует отметить, что некоторые системы управления могут быть декомпозированы в плане структуризации объекта управления в виде, характерном для системы управления.
Так, в экономике, в частности, широкое распространение получили так называемые иерархические системы управления. Система управления является иерархической, если в рамках нее объект управления представляет собой систему управления и, тем самым, заведомо активный и рассудительно самоуправляющийся объект.
Иерархические системы бывают двухуровневыми и многоуровневыми, в зависимости от того, сколько вложенных систем управления в них насчитывается. Так, для трехуровневой иерархической системы имеют место управляющая система первого, второго и третьего уровня. При этом управляющая система третьего уровня и ее объект управления составляют объект управления для управляющей системы второго уровня, управляющая система второго уровня и совокупность управляющей системы третьего уровня и ее объекта управления являются объектом управления для управляющей системы первого уровня. В иерархических системах управления может иметь место и смешанная ситуация, когда объект управления состоит из группы систем управления и неуправляемых объектов.
Общий вид такой гипотетической трехуровневой иерархической системы управления представлен на рис. 1.3.
Иерархические системы управления строятся так, чтобы был соблюден постулат предельной управляемости. Этот постулат гласит, что имеется некоторый объективный предельный уровень сложности объекта управления, обусловленный «размерами» объекта управления, начиная с которого управление этим объектом с приемлемым качеством с помощью одной управляющей системы является нереализуемым или имеет неприемлемо низкое качество.
Принципиально неустранимых первопричин возникновения заведомо ограниченной управляемости две – во-первых, уровень наблюдаемости при увеличении масштабов объекта управления неизбежно падает, и, во-вторых, происходит увеличение числа субъектов, интересы которых необходимо учитывать.
Поэтому возникает необходимость в иерархизации управления.
Иерархизация управления – придание системе управления иерархического характера – очень существенно усложняет процессор объекта управления и соответственно управляющей системы и нередко вынуждает неприемлемо упрощать представление объекта управления и интерпретацию целевой ориентации, а в итоге, по крайней мере, ухудшать обоснованность управленческих решений. Указанное усложнение во многом обуславливается тем, что всякая иерархизация предусматривает обязательность перехода от рассмотрения пассивного объекта управления к активному или, по меньшей мере, самовоздействующему.
В общем случае иерархизация системы управления подлежит строгому обоснованию, т.к. одни факторы улучшают качество управления, а другие – ухудшают его. Тем не менее, во многих практических случаях система управления не может не подвергнуться иерархизации, дабы уложиться в пределы управляемости, или же иерархизация может быть жестко назначена извне.
Сложность объекта управления в иерархической системе управления определяется числом выделяемых в нем подобъектов, числом и сложностью связей между ними, сложностью процессов функционирования и развития, а также размерностью их показателей состояния и показателя состояния объекта управления в целом.
Типичные особенности иерархических систем управления обусловлены специфическим характером межуровневых связей, а именно:
- управляющая система более высокого уровня воздействует на свой объект управления только в части управляющей системы более низкого уровня;
- управляющая система более высокого иерархического уровня непосредственно управляет только подчиненными ей системами управления (т.е., например, система первого уровня – системами второго уровня, системы второго уровня – системами третьего уровня и т.д., и только управляющая система нижнего уровня управляет своим объектом управления, который не удается представить в виде системы управления) как подобъектами и другими подобъектами, не являющимися системами управления. Если пользоваться историческими аналогиями, то, как правило, реализуется известная из средневековья формула «вассал моего вассала – не мой вассал»;
- управленческие воздействия управляющих систем более высокого иерархического уровня на системы более низкого иерархического уровня носят специальный характер и представляют собой:
|
Рис. 1.3. Общая структура гипотетической
трехуровневой иерархической системы управления
= целеполагание, т.е. назначение целей и ограничений на состояние управляемой системы управления, которые предписывается соблюдать в качестве целей и/или запрещенных состояний объекта управления;
= ресурсонаделение, имеющее характер делегирования прав пользования, а также, возможно, распределения, в отношении некоторых ресурсов управляющей системе более низкого уровня;
= прямое администрирование, предусматривающее введение обязанности для управляющей системы более низкого уровня реализовать управленческие решения, предписанные управляющей системой более высокого уровня. В некоторых случаях простое администрирование реализуется посредством непосредственных управленческих воздействий на объект управления системы управления более низкого иерархического уровня со стороны управляющей системы более высокого иерархического уровня.
Среди всего множества иерархических систем управления также теоретически и практически важно выделить и такую их категорию, как адаптивные системы управления, которые локализуются в устойчивую разновидность характером реализуемых межуровневых управленческих воздействий.
Под адаптивной системой управления понимается иерархическая система управления, управляющая система более высокого иерархического уровня которой изменяет только процессор управляющей системы более низкого иерархического уровня. Соответствующую совокупность управляющих систем обоих иерархических уровней и связей между ними часто именую контуром адаптации. В отличие от основной части иерархических систем управления ресурсонаделение, как правило, не применяется, прямое администрирование практически не применяется, а целеполагание дополняется воздействиями на управляющую систему более низкого уровня, трансформирующими процессор последней.
Соответственно адаптация – процесс адаптации управляющей системы – представляет собой реагирование, изменение состояния управляющей системы иерархически более низкого уровня в части ее процессора, которое представляется в виде изменения его структуры, а также изменения правил преобразования входов в выходы в части операндов и операций-преобразований.
Адаптивная система управления может быть многоуровневой, когда вводится несколько вложенных контуров адаптации.
Применительно к организационно-экономическим системам наиболее типичной адаптирующей управляющей системой является система организационного перепроектирования.
1.3. Методологические схемы
синтеза систем управления
Традиционный подход к проектированию сложных организационно-экономических объектов и прежде всего проектированию их управляющих систем заключается в его реализации как вторичного акта организации производственных, проектных, инвестиционных и иных процессов. Однако не усматривается принципиальных препятствий на пути изменения очередности проектирования управляющей системы и объекта управления, сделав ее обратной по отношению к общепринятой или же организовав встречное проектирование.
Проектирование практически любой системы управления сложным объектом, включая управляющую систему организационно-экономического объекта управления, до настоящего времени ориентировано, в частности, на два следующих основополагающих принципа:
- все виды обеспечения управляющей системы разрабатываются под обслуживание управления некоторым априорно заданным объектом (уже существующим или только создаваемым) с известной структурой, чаще всего определенными параметрами, фиксированными ограничениями на управленческие решения и заданными, по крайней мере, размыто в смысловом плане показателями состояния и критериями эффективности;
- либо вся управляющая система разделяется на подсистемы (или даже обособляются технологии решения отдельных управленческих задач), которые разрабатываются и/или внедряются последовательно (принято выделять несколько так называемых очередей), либо же эта управляющая система замыкает управление не всем объектом в целом, а лишь подобъектом или группой подобъектов.
Объясняющие такой безальтернативный подход причины вполне естественные и прагматические. Во-первых, подавляющее большинство управляющих систем развертывается для уже существующих объектов (в первую очередь это касается объектов организационно-экономического характера в виде предприятий). Во-вторых, имеющиеся ресурсные ограничения, как правило, не позволяли разрабатывать и внедрять комплексные и интегрированные управляющие системы. И, наконец, в-третьих, отсутствие реальной потребности в эффективном управлении или некомпетентность управленческого персонала нацеливали на справочно-учетные АСУ. Заведомая неэффективность последних не позволяла оценить наличие и последствия отмеченных изъянов в стратегии автоматизации управления.
Впрочем, инкриминировать непрофессиональность специалистам было бы не совсем верно, т.к. основные постулаты той же теории автоматического регулирования всегда предполагали синтез передаточной функции регулятора через анализ объекта управления и идентификацию его передаточной функции. В чисто конструкторском плане управляющие системы, как правило, тоже были вторичными объектами проектирования или, по крайней мере, доводки. Вместе с тем конструирование систем управления техническими объектами никогда не страдало неоправданной фрагментарностью вследствие того, что соответствующие объекты с локальными системами были физически неработоспособны. В самом деле, никому, в частности, не могла придти в голову экстраординарная идея «в качестве первой очереди» создать систему управления движением тельным аппаратом по тангажу и начать эксплуатировать единичный экземпляр такого летательного аппарата или даже группу таковых, а в дальнейшем «поэтапно внедрять» системы управления по крену, по рысканию, подачей топлива, выпуском шасси и т.д. Применительно же к предприятиям – ничуть не менее сложным или менее ответственным объектам – как само собой разумеющееся пока считается, например, сначала внедрить компьютерную систему управления бухгалтерскими операциями, потом сосредоточиться на автоматизации управление сбытом, далее – сделать акцент на повышении эффективности решений по материально-техническому снабжению и т.д.
Положение серьезно углубляется тем, что неизбежная разновременность проектных решений приводит к неоднородности или консервативности применяемых общесистемных программных и вычислительно-коммуникационных средств или же необходимости осуществлять ресурсоемкие reusing-проекты (проекты повторного применения), которые часто просто принципиально нереализуемы.
В целом же разработка и внедрение управляющих систем для объектов управления организационно-экономического типа пока напоминают в концептуальном плане даже в лучших своих образцах принципы не столько отрицательно зарекомендовавшего себя метода восходящего проектирования по схеме «снизу-вверх», от сделанного частного к потребному общему, сколько всего лишь локализованное проектирование «заглушек-демонстраторов» – своего рода patch-проектирование.
Соответственно схема проектирования с диадной последовательностью «объект управления – управляющая система» – схема прямого проектирования – подразумевает поиск такого процессора (здесь и далее – общего вида) управляющей системы WУС, которая обеспечивала бы:
K(WЗС) = K(WУС, WОУ) à extr,
WУС
где:
К – критерий эффективности;
WЗС – процессор замкнутой системы управления;
WОУ – процессор объекта управления.
В результате мы получаем печально популярную у нас нескончаемую «незавершенку», несмонтированное оборудование управленческого оборудования для еще неготовых производств, а чаще всего – концептуальную схему эмпирического управления. Пожалуй, единственное исключение для рассмотренной схемы проектирования системы управления составляют установки для осуществления некоторых технологических процессов и атомные энергетические установки.
По всей видимости, производственное проектирование во многих случаях было бы целесообразно строить в иной очередности, идти обратным путем – от управляющей системы к объекту управления. Однако в этом случае вполне реально столкнуться с ситуацией, когда объект управления становится нереализуемым. Разумеется, следует отметить, что случаи нереализуемости объекта управления под управляющую систему гораздо более типичны, чем нереализуемость управляющей системы, создаваемой под готовый объект управления.
Для диадной последовательности «управляющая система – объект управления» – схемы инверсного (обратного) проектирования – решается следующая оптимизационная задача:
K(WУС, WОУ) à extr.
WОУ
Как всегда, оказывается продуктивным рассмотреть смешанную схему проектирования, избавленную от изъянов экстремальных вариантов. Эта схема предполагает резкое расширение мерности пространства оптимизирующих переменных (что в данном случае следует рассматривать как достоинство) и значительное уменьшение вероятности получить пустое множество решений. В соответствии с этой схемой решается следующая экстремальная задача:
K(WУС, WОУ) à extr.
WУС, WОУ
Разумеется, целесообразно включить в решаемую задачу и подзадачу декомпозированного проектирования, учитывая, что имеют место:
WУС = WУС(W1УС,..., WnУС);
WОУ = WОУ(W1ОУ,..., WmОУ),
где декомпозирование управляющей системы и объекта управления задаются соответственно правилами DУС и DОУ.
С учетом изложенного общая задача проектирования сложного управляемого объекта должна в общем случае иметь следующий вид:
K(W1УС,..., WnУС,, W1ОУ,..., WmОУ, DУС, DОУ) à extr.
W1УС,..., WnУС,, W1ОУ,..., WmОУ, DУС, DОУ
С учетом связанности управления различными подобъектами могут ставиться и решаться частные задачи определения сфер управленческой компетенции для подсистем управления и порядка согласования управленческой деятельности – например, в рамках применения методов, производных от принципа координируемости (см. раздел 1.11).
Последний из проанализированных подходов представляется наиболее эффективным, т.к. обеспечивает несравненно большую целевую ориентированность управляемого объекта, повышение вероятности реализуемости проекта и снижение ресурсопотребления.
Однако он создает и ряд сложностей, т.к. исключает обособление проектировщиков основных производственных процессов и проектировщиков управляющей системы, предъявляя новые тяжелые, хотя чаще всего выполнимые на практике, требования к их коммуникабельности и энциклопедичности.
Разумеется, вариант встречного проектирования может реализовываться и по челночной схеме – оптимизация управляющей системы, затем – объекта управления, затем снова – управляющей системы и т.д.
Нельзя не отметить, что сформулированный обобщенный принцип имеет много общего по смыслу со схемой встречного программирования при разработке программного обеспечения интеллектуальных информационных управленческих технологий.
В тех случаях, когда уже имеется некоторый отправной прототип (например, при реконструкции уже имеющихся производственных мощностей в условиях незаменимости части оборудования и неизменности технологических процессов, при наличии уже функционирующей управляющей системы и т.д.), приходится ставить и решать задачу условной оптимизации как комплексную задачу анализа-синтеза.
В этом случае пространство оптимизирующих переменных сужается за счет исключения части запрещенных к трансформации подобъектов, подсистем управления и связей между ними. В результате возникает оптимизирующее подмножество вида W*1УС,..., W*nУС, W*1ОУ,..., W*mОУ, DУС, DОУ.
Практический опыт показывает, что все три методологические схемы синтеза системы управления реализуемы и последние две для реализации предпринимательских проектов, особенно в сфере авиационного предпринимательства, являются более эффективными.
1.4. Принципиальные управленческие особенности
сложных организационно-экономических объектов
Среди множества объектов, в том числе объектов управления, выделяются так называемые экономические объекты.
К числу экономических объектов относятся:
- хозяйствующие субъекты – объекты, состояние которых полностью или частично связано с сознательным потреблением стоимостных ресурсов в процессе их функционирования и развития – осуществления ими мотивированной производственно-хозяйственной деятельности, состоящей в производстве конечной продукции, востребуемой потребителями. Эта конечная продукция, как правило, является товарной, т.е. обладает потребительной стоимостью и стоимостью, является объектом спроса и предложения;
- товарные объекты, которые пользуются спросом на рынке и в отношении которых могут быть с определенным выгодополучением, как правило, возмездно и с образованием прибавочной стоимости, переуступлены права собственности, т.е. в число их свойств входит цена спроса. Таким образом, это объекты собственности, вовлеченные в хозяйственный оборот.
Экономические объекты в виде хозяйствующих субъектов, за малым исключением, имеют собственную целевую направленность, связанную с их финансово-экономическими результатами и/или финансово-экономическим состоянием. То есть в типовом варианте экономические объекты этого вида являются одновременно и субъектами управления, в том числе – субъектами самоуправления. Соответственно они могут иметь характер физических лиц, юридических лиц (их некорректно, но очень часто именуют предприятиями) и лиц с особенным статусом, а также разного рода корпоративных систем, образованных введением связей среди этих лиц.
Предложенное правило причисления объектов к категории экономических объектов может быть истолковано достаточно широко, т.е. преобладающее большинство доступных людям объектов можно счесть экономическими. Поэтому правомерно более строгое разграничение объектов на экономические и неэкономические. Соответственно целесообразно объект считать экономическим, если имеется хотя бы одна оперирующая сторона, хотя бы одно из свойств состояния которой, зависящее от состояния объекта, имеет стоимостной характер.
Можно и еще сильнее ограничить множество объектов, относимых к экономическим. В рамках такого подхода объект считается экономическим, если он, во-первых, является объектом управления, и, во-вторых, хотя бы одна цель хотя бы одного из субъектов его управления носит стоимостной характер. При таком, наиболее часто практикуемом подходе, объект приобретает исключительно целевой экономический характер и привязку к конкретному субъекту. При этом один и тот же объект может быть экономическим для одних условий и одного субъекта управления, в то же время будучи неэкономическим в других условиях для другого субъекта управления. В самом деле, например, коммерческая организация является безусловно экономическим объектом для ее участников. В то же время, например, для экологических активистов, экологической милиции и т.п. оперирующих сторон это предприятие является неэкономическим объектом, если проигнорировать аспект штрафных санкций в отношении него за несоблюдение природоохранных норм.
Среди свойств экономических объектов, определяющих их состояние, в обязательном порядке наличествуют те, которые имеют финансово-экономический характер. Экономические объекты могут содержать неэкономические подобъекты, однако наличие в пределах объекта экономического подобъекта в обязательном порядке придает этому объекту экономический характер.
Все экономические объекты являются объектами управления в силу их влияния на состояние некоторых лиц, наблюдаемости и управляемости, а также наличия, по крайней мере, одного субъекта, связывающего с состоянием экономического объекта некоторые собственные цели.
Экономические объекты управления можно классифицировать различными способами, по различным признакам, в том числе по тем признакам, которые рассматривались выше для всех объектов вообще (по динамичности, детерминированности и т.д.). Однако наиболее важные особенные классификационные разграничения для экономических объектов типа хозяйствующих субъектов выглядят следующим образом:
- по основной нацеленности – предпринимательски или непредпринимательски ориентированные, в зависимости от того, имеют ли они основной целью систематическое извлечение прибыли и ее последующее распределение среди участников или же нет;
- по наличию внутри них самодеятельных субъектов хозяйствования в качестве подобъектов - моносубъектные и корпоративные;
- по исключительности или заведомому преобладанию производства того или иного вида товарной продукции - монопродуктовые и диверсифицированные;
- по отраслевой, видовой или продуктовой специализации;
- по наличию значимых или доминирующих по влиянию параметров управления случайной природы – на рисковые (венчурные) и обычные;
- по размеру – большие, средние и малые. Разграничение размеров, например, предприятий предполагает введение некоторого правила классификации. Такие правила чаще всего связывают с величинами объемов производства или объемов реализации товарной продукции, оценками цены имущественных активов, численностью занятых, размерами землеотвода и т.д.
Все экономические объекты типа хозяйствующих субъектов являются активными, т.к. они представляют собой системы управления, а экономические объекты типа товарной продукции носят характер пассивных объектов управления.
Экономические объекты управления, как правило, являются сложными.
Объект управления признается сложным, если:
- в отношении него преследуется несколько (две и более) целей, которые не могут быть одновременно достигнуты и/или движение в направлении их одновременного достижения неосуществимо;
- имеется группа (перечень, совокупность, множество) управленческих решений и соответственно управленческих воздействий, которые не могут быть сведены друг к другу;
- связь управленческих воздействий и изменения степени достижения целей является нетривиальной.
Связь признается нетривиальной, если выполняется хотя бы одно из трех следующих условий:
- эта связь является динамической, т.е. изменяющейся во времени;
- эта связь является недетерминированной (стохастической или неопределенностной);
- эта связь является перекрестной.
Связь признается перекрестной, если выполняется хотя бы одно из двух следующих условий:
- хотя бы одно управленческое воздействие изменяет степень достижения хотя бы двух целей управления;
- степень достижения хотя бы одной цели управления зависит от реализации комплекса по крайней мере двух управленческих воздействий.