Исследование систем управления

Исследование систем управления

Исследование систем управления.

Лекция 1 11.02.97

Цели и задачи курса ИСУ. Предмет и объект ИСУ.

План.

1. ИСУ : Понятия, назначение, приложение.

2. Предмет и объект ИСУ.

3. Этапы ИСУ.

Вопрос 1 : ИСУ : Понятия, назначение, приложение.

ИСУ - процесс определения орг. структуры (состава, организации, поведения, состояния систем), параметров системы, закономерностей функционирования и развития изучаемой системы с целью ее совершенствования.

ИСУ базируется на ряде смежных дисциплин :
- кибернетика - изучение фундаментальных законов функционирования систем управления;
- теория систем - использование системного анализа;
- автоматизированные системы управления - исследование вопросов построения информационных систем управления, создание баз данных и взаимодествие человека с машиной;
- теория информации - исследование потоков информации;
- исследование операций - ТМО;
- системный анализ - представление любого процесса в виде системы, построение модели в виде дерева целей.

Причины изучения ИСУ :

1) Кризис управляемости (с сер. 20-го века) - усложнение макро- и микросреды бизнеса; закон падения эффективности бизнеса; необходимость оценки деятельности менеджера и целью диагностики его эффективности.

Методология оценки деятельности менеджера США :

Результат работы менеджера : [pic] xi - вид фактора : Nт - выручка

S - Sm, L, Sоб ... - затраты

Ц - рыночные цены

Rmi - подразделения

R(m) = Др - О(

R(m) - всей фирмы

Др - доход от реализации

О( - суммарное отклонение всех факторов

Если R(m) < R(m)( - отрицательная работа
Если R(m) = R(m)( - положительная работа
Если R(m) > R(m)( - на высоком уровне работа

Закон снижения эффективности.

От того, на каком отрезке кривой находится фирма зависит решение, принимаемое менеджером фирмы.

X - отрезок времени, на котором находится фирма. Кап вложения не соответствуют возможностям фирмы.

Y - любые вложения обрекают фирму на гибель, поскольку не будут оправдывать себя в соответствии с законом убывающей эффективности.

2) Опережающие темпы роста окружающей среды.

3) Снижение отдачи инвестиций в области развития введения управленческих нововведений.

4) Неоправданно большие инвестиции в области системы управления.

Вопрос 2 : Предмет и объект ИСУ.

СУ организационно-экономическими системами разной сложности, на разных уровнях и с разными способами функционирования - объект ИСУ.

Предмет ИСУ - объективные закономерности, присущие системам управления с целью с целью совершенствования их функционирования и развития.

Общая интегральная задача ИСУ - изучение закономерностей функционирования и развития СУ => функциональные задачи :
1. сбор и обработка информации о системе управления
2. оценка и анализ состояния, поведения и параметров СУ
3. характеристика орг. структуры СУ
4. анализ функционирования и развития подсистем СУ
5. характеристика экономических и социальных последствий развития СУ

Вопрос 3 : Этапы ИСУ.

Этапы ИСУ :

Лекция 2 18.02.97

Система управления как объект исследования.

План.

1. Определение понятия системы.

2. Основные характеристики системы и принципы функционирования.

3. Виды систем управления.

4. Экономика как система.

Вопрос 1 : Определение понятия системы.

Основной спецификой ИСУ является то, что эта система рассматривает управление нетрадиционно. Менеджмент в ИСУ рассматривается как система
(сложная).

Системный подход - рассмотрение любого объекта как системы.

Системность - всеобщее свойство материи.

Повышение системности - основная цель управления. Направления повышения системности :
. системность практической деятельности
. системность познавательной деятельности
. системность среды обитания

Система - совокупность элементов, взаимосвязанных друг с другом, образующих целостность, единство.

Признаки системы :
1. состоит из многих элементов
2. наличие связей между элементами
3. представляет собой единое целое, т.е. объединение через единую цель

Описание систем проходит на различных уровнях абстрагирования :
1. символический или лингвистический
2. теоретико-множественный (система описывается формальными методами как множество, совокупность множеств)

Преобразование множества входов и выходов - отношение => X R Y или (бред)
Система есть множество, на котором реализуется отношение R : S ( X R Y
Система - декартово произведение множеств.

3. абстрактно-логический
4. топологический (системы в виде графиков, карт и т.д.)
5. теоретико-информационный (сетевые, иерархические и реляционные базы данных)
6. эвристический (уровень идей, мыслей, гипотез, предположений, прогнозов)

Вопрос 2 : Основные характеристики системы и принципы функционирования.

Системы описываются в виде реально существующей системы с помощью системных критериев и категорий.

Параметры систем :
1. Элемент системы - часть системы, имеющая определенное функциональное назначение :
2. атомистические (?) (неделимые) элементы
3. подсистемы
4. организация - внутренняя упорядоченность, согласованность взаимодействия элементов системы, проявляющаяся в ограничении разнообразия состояний элементов в рамках системы
5. структура - совокупность внутренних устойчивых связей между элементами системы, определяющая ее основные свойства
6. состояние системы - это вектор значений параметров, характеризующих систему в данный момент времени t - статическая характеристика

C(t1) = {P(t1), L(t1), S(t1), N(t1) ...}
P(t1) - мощность производства
L(t1) - количество рабочих
S(t1) - себестоимость
N(t1) - объем выпуска

Система может иметь начальное, промежуточное и конечное состояние.

7. поведение системы - совокупность действий, изменений изучаемой системы и ее реакций на внешние воздействия : изменение, развитие, рост.

П = f(t, Q)
Q - совокупность параметров

Динамическая характеристика системы. (?)
В теории организации, в теории деловых игр, технологии труда, в теории принятия решений используется модель экономического поведения.

Q - существенные параметры - параметры, отобранные для анализа моделируемого объекта как необходимые, так и достаточные для его характеристики с учетом целей моделирования. Они влияют на устойчивость системы : если значение параметра выходят за рамки допустимого, то система рушится.

8. связь - это форма взаимных ограничений на поведение элементов друг на друга; при отсутствии ограничений, связь тоже отсутствует. (?)

Принципы функционирования системы :
1. детерминизм - закономерная связь, взаимообусловленность всех явлений
2. целостность (эмерджентность) - свойства системы не сводятся к сумме свойств составляющих ее элементов
3. гомеостаз - свойство системы сохранять в процессе взаимодействия со средой значение существенных переменных в некоторых пределах
4. закон или принцип разнообразия - для решения задач управления сложными системами необходимо учесть большое разнообразие всевозможных факторов; разнообразие состояний системы можно определить как энтропию : H = log2(m), где m - множество состояний системы.

Закон ограничения разнообразия (закон Эшби) - из всех возможных состояний системы необходимо выбрать то, которое наиболее полно отвечает целям функционирования системы.

Вопрос 3 : Виды систем управления.

Виды систем :
1. по природе составляющих элементов :
2. материальные (неорганические, органические и смешанные)
3. абстрактные (знания, теории, гипотезы)
4. по степени предсказуемости :
5. статические
6. динамические (экологическая система) : g. детерминированные (состояние которых можно точно предсказать) h. вероятностные i. по сложности : j. простые k. сложные l. большие : m. наличие подсистем, имеющих собственное целевое назначение, подчиненное общему целевому назначению системы (мировое хозяйство,

ЕС) n. наличие большого числа разнообразных связей между подсистемами o. наличие в системе элементов самоорганизации p. участие в функциональной системе людей, машин и природной среды q. трудность в описании системы

Вопрос 4 : Экономика как система.

Y - производство

L - трудовые ресурсы

M - материальные ресурсы

N - природные ресурсы

S - чистое непроизводственное потребление (з/п)

Связь SX (1) - идет информация о том на сколько данный экономический субъект удовлетворяет заданной потребительской потребности.

Блок X - регулятор и задающий блок.

Блок (V) - логический блок "ИЛИ".

Связь SX (2) - задает параметры вещественного выхода YS.

Блок C - регулятор и задающий блок вышестоящего уровня.

Элементы системного анализа :
. вход системы : природно-материальные объекты, технологии
. выход системы : совокупность материальных благ и услуг, служащих для удовлетворения потребностей общества и его членов
. процесс производства : определяется многообразием потребностей общества
. цель : формируется субъектом экономической системы и диктуется внешними и внутренними факторами, упорядочивает множество состояний экономической системы

Признаки экономических больших систем :
. наличие подсистем, имеющих собственное целевое назначение, подчиненное целевому назначению системы
. наличие большого числа разнообразных связей между подсистемами
. наличие в системе элементов самоорганизации
. участие в функциональной системе людей, машин и природной среды
(открытость системы)
. трудность в описании системы

Лекция 3 25.02.97

Системы управления (СУ), их виды и принципы функционирования.

План.

1. Роль управления в системах.

2. Виды систем управления.

3. Принципы существования и работы СУ.

Вопрос 1 : Роль управления в системах.

Управление - выработка и осуществление целенаправленных управляющих воздействий на объект, в данном случае, систему, что включает сбор, обработку и передачу необходимой информации, принятие и реализацию соответствующих решений.

Управление - функции системы, ориентированные на сохранение ее основного качества, либо на сохранение некоторой программы, которая должна обеспечить устойчивость функционирования (гомеостаз) , достижение определенной цели.

Управление есть то, что способствует существованию и работе системы.

Управляющие параметры - параметры активного воздействия, с помощью которых создается возможность менять ход и направление экономических процессов. Есть 3 группы управляющих параметров :
. параметры стабилизаторы, которые встроены в обратную связь СУ и являются антикризисными
. стимуляторы, которые сохраняют и повышают темпы развития системы
. регуляторы, которые поддерживают сбалансированность экономических показателей

Вопрос 2 : Виды систем управления.

СУ - совокупность взаимосвязанных, функциональных элементов, вырабатывающих управляющие параметры.

2 основные подсистемы :
. субъект управления (СУ)
. объект управления (ОУ)

Виды СУ :
1. СУ программные или жесткие - единственная прямая связь между СУ и ОУ, по которой поступают управляющие воздействия, обязательные к исполнению.

Административно-командная СУ и методы

2. Регулируемая СУ - использует информацию о реакции объекта на управление.

Административные и экономические методы; включает интересы людей.

3. Саморегулирующие СУ.

Регулирование без вмешательства внешних сил.

4. Адаптивные СУ - открытые системы; ОУ подвержен возмущающему воздействию;

СУ - вышестоящий. Все вместе макросреда.

Вопрос 3 : Принципы существования и работы СУ.

Принципы отражают объективно присущие СУ закономерности развития и функционирования.

Принципы действия СУ :
1. принцип обратной связи - обратное воздействие результатов управления системы на процесс этого управления, т.е. использование информации, поступающей от объекта управления.
2. Обратная связь может быть главной внешней и внутренней местной.

3. Отрицательная и положительная обратная связь.

Последняя усиливает действие выходного сигнала, т.е. имеет с ним одинаковый знак; первая - ослабляет входной сигнал. Положительная связь ухудшает положение системы. Отрицательная связь способствует восстановлению равновесия при его нарушении возмущающими воздействиями. Если результат на выходе системы меньше, чем требуется, то блок регулирования подает сигнал, увеличивающий интенсивность процесса; если результат больше эталона, то управляющий процесс затормозится.
4. принцип внешнего дополнения - при управлении большой системой необходимы
"неформальные" корректировки решений; полученные из моделей (в прямую связь вписывается внешнее дополнение).

Оперативное управление производством.

5. закон необходимого разнообразия - разнообразие управляющей системы должно быть не меньше разнообразия объекта управления - определяет требования к избирательности управляющей системы, обусловленные тем уменьшением разнообразия объекта управления, которое необходимо для эффективного управления, т.е. сведение множества состояний системы к подмножеству, включающему лишь состояния, оптимальные по отношению к цели управления.
6. принцип черного ящика - представление системы в виде некоего объекта
("черного ящика"), представляющего собой, при настоящем уровне знаний, объект с непознанными внутренними структурой и организацией. Однако можно изучать этот объект по изменениям между входами и выходами системы.

Виды информационных моделей :
1. комплекса информационных задач

|задачи |1 |2 |3 |
|задачи | | | |
|1 | |+ | |
|2 | | | |
|3 |+ | | |
|( | | | |

Матрица взаимосвязи задач

2. модели отдельных функциональных подсистем (взаимосвязь подсистем)

Матрично-информационная модель позволяет :
. определить мощность и число различных потоков информации
. степень взаимосвязи показателей и документов
. вводные и выходные показатели

Лекция 3 25.02.97

Информационная модель экономической системы и ее назначение в процессе ИСУ

4 задачи построения информационной модели :
1. определение структуры информационных потоков и связей системы
2. определение первичной (исходной) информации и ее источников
3. определение взаимосвязей, задач управления
4. определение результатной информации и ее источников

Построение информационной модели - процесс моделирования информационного обеспечения систем управления.

Методы моделирования :
1. графо-аналитические
2. матричные

Построение матричной модели ИСУ.

I. Определение списка или перечня решаемых задач в данном функциональном звене.
II. Определение приоритетности задач и их нумерации.

|U - задачи, |V |
|предшествующие | |
|решению задач V| |
|1 |2,3 |
|2 |3 |
|3 |4,8 |
|4 |5,8 |
|5 |6 |
|6 |7 |
|7 |8,9 |
|8 |10 |

III. Построение исходного графа решения задач.

IV. Построение информационной, квадратной, верхней треугольной матрицы.

|V |1 |2 |3 |4 |5 |6 |7 |8 |9 |10|[pic] |
|U | | | | | | | | | | | |
|1 | |+ |+ | | | | | | | |2 |
|2 | | |+ | | | | | | | |1 |
|3 | | | |+ | | | |+ | | |2 |
|4 | | | | |+ | | |+ | | |2 |
|5 | | | | | |+ | | | | |1 |
|6 | | | | | | |+ | | | |1 |
|7 | | | | | | | |+ |+ | |2 |
|8 | | | | | | | | | |+ |1 |
|9 | | | | | | | | | | |0 |
|10 | | | | | | | | | | |0 |
|[pic] |0 |1 |2 |1 |1 |1 |1 |3 |1 |1 |1й слой |
| | |0 |1 |1 |1 |1 |1 |3 |1 |1 |2й слой |
| | | |0 |1 |1 |1 |1 |3 |1 |1 |3й слой |
| | | | |0 |1 |1 |1 |2 |1 |1 |4й слой |
| | | | | |0 |1 |1 |1 |1 |1 |5й слой |
| | | | | | |0 |1 |1 |1 |1 |6й слой |
| | | | | | | |0 |1 |1 |1 |7й слой |
| | | | | | | | |0 |0 |1 |8й слой |
| | | | | | | | | | |0 |9й слой |

V. Построение графа задач по методу (алгоритму) Демукрона (?).

|1й |2йсло|3йсло|4й |5й |6й |7й |8й |9й |
|слой |й |й |слой |слой |слой |слой |слой |слой |

Матрица A=[auv] строится так :
. | auv | = 1, если между вершинами есть связь
. | auv | = 0, если связь отсутствует

Условие построения - отсутствие замкнутых контуров (вершины не должны иметь "предков" в последующих слоях).

Если по u-ой строке сумма (auv по V = [1; n] равняется нулю, то u-ый показатель принадлежит к исходным данным.

Если для u = v (auv = 0, то u-я вершина к рассматриваемому графу не принадлежит, т.е. имеется ошибка при построении графа.

Разбивание на слои методом Демукрона :
1. из суммы по столбцам с суммой [pic] вычитают строки, соответствующие столбцам, в которых эта сумма равна 0.
2. из оставшихся сумм по столбцам вычитаются строки, по соответствующим столбцам которых, получился 0 после первого вычитания.
3. номер слоя определяет порядок этапа обработки информации.

Графо-аналитическая модель позволяет :
1. определить последовательность проектирования и внедрения задач СУ и функциональных подсистем
2. очередность решения задач с учетом очередности использования промежуточной информации
3. определить необходимую первичную информацию на входе системы и наиболее рациональный состав реквизитов информационных массивов
4. перечень и содержание промежуточных массивов, исходя из комплексного решения задач СУ
5. порядок создания информационных массивов при поэтапном внедрении новых информационных технологий (автоматизированная система управления предприятием)
6. установить число возможных путей, связывающих два любые показателя или задачи
7. установить число путей фиксированной длины
8. установить число этапов, в течение которых результаты решения задач необходимо сохранить в базе данных или в памяти ЭВМ
9. использовать при исследовании информационной модели предприятия для выявления ненужных, дублирующих потоков информации
10. улучшить содержание информации в документах
11. дают возможность путем сопоставления исследовать качество функционируемой СУ и проектируемой СУ.

Лекция 6 11.03.97

Роль информации в уменьшении неопределенности при принятии управленческих решений

Неопределенность системы управления - ситуация, когда полностью или частично отсутствует информация о возможных состояниях объекта (системы) управления и внешней среды.

Неопределенность связана с возможной непредсказуемостью тех или иных явлений, вероятностные характеристики которых неизвестны.

Полная неопределенность : [pic]

(энтропия)

Pn - вероятность k-го состояния системы.

Полная энтропия - функция от начальной энтропии системы, характеризующейся начальным количеством информации о среде ее функционирования и о системе, и от количества информации, которое можно получить в ходе функционирования системы.

Т - время выработки решения.

Эп = Эн +Эоп + Эост Эп ( I=0

Эоп - текущая энтропия

Эост - остаточная энтропия

Эп = Эн + Эоп + Эост

( ( ( (

Iп = Iн(пр) + Iоп + Iост

Iпр - начальное, минимально необходимое количество информации
(пороговое), которое необходимо для принятия управленческого решения.

Iпред - предельное количество информации, полученное за время Т и при увеличении которого неопределенность принятия решения не будет уменьшаться, а увеличиваться.

Iп - первичная и вторичная информация, накопленная для начала принятия решения.

Причины неполноты первичной информации :
1. некомпетентность менеджера
2. неполнота информации о внешней среде
3. несовершенство первичных баз данных
4. недостаточные средства обработки информации
5. субъективные факторы

Страницы: 1, 2, 3