Управление в больших системах

Управление присуще обществу на любой стадии развития. Оно обусловлено единой природой общества, ибо «Всякий непосредственно общественный или совместный труд, осуществляемый в сравнительно крупном масштабе, нуждается в большей или мень­шей степени в управлении, которое устанавливает согласованность между индивидуальными работами и выполняет общие функции, возникающие из движения всего производственного организма в отличие от движения его самостоятельных органов» [1].

Под управлением в самом общем смысле этого слова понимают процесс целенаправленного воздействия органа управления на объ­ект управления.

Сущность управления большой системой в общем случае заклю­чается в согласовании действий ее подсистем и элементов и фор­мировании такого их поведения, при котором достигается макси­мально возможная в данных условиях эффективность решения стоящих перед системой в целом задач.

Ранее указывалось, что процесс управления в большой системе осуществляется подсистемой управления. В литературе широко применяется и термин «система управления», которым мы также будем пользоваться.

В зависимости от характера управляемых объектов различают управление техническими системами (например, техноло­гическими линиями) и управление организационными системами. Под организационными понимают системы, включающие наряду с техникой и материальными средствами большие человеческие кол­лективы. К организационным относятся административные системы, социаль­но-экономические, производственные и др. Несмотря на сходство процессов управления техническими и организационными система­ми, заключающееся в общности основных принципов управления, имеется и существенное различие.

При управлении техническими системами известны условия протекания процессов в системе и предусмотрены способы норма­лизации поведения системы в зависимости от возмущений. По­этому процесс управления может быть, алгоритмизирован и, следо­вательно, автоматизирован до конца.

При управлении организационными системами может отсутст­вовать часть необходимой информации и возникает сложная теоретическая и практическая проблема – принятие решения в усло­виях неполноты информации, или, как говорят, в условиях неопре­деленности; не исключена противоречивость целей всей системы и локальных целей ее подсистем и элементов; возможны различные варианты достижения цели, причем выбор наиболее предпочтитель­ного варианта нельзя обосновать математическими, формализован­ными методами. Вследствие этого процесс управления организа­ционными системами не может быть формализован, алгоритмизи­рован и автоматизирован до высших уровней иерархии, на которых происходит выработка и принятие решения.

Можно указать следующие основные причины, обусловливаю­щие неполноту информации:

1) исходная статистическая информация недостаточно полна и достоверна;

2) существует большая группа явлений и факторов, информа­ция о которых может быть оценена лишь с помощью вероятност­ных показателей;

3) часть информации имеет качественный характер и либо не поддается количественным измерениям, либо может быть выра­жена количественно сугубо приближенно;

4) могут возникнуть ситуации, когда информация в принципе может быть достаточно точно определена и измерена, но в момент выработки и принятия решения ее просто нет.

Далее рассматриваем вопросы управления организационными системами.

В общем случае процесс управления состоит из выполнения следующих основных функций:

· постановка задачи;

· выработка и принятие решения;

· планирование действий;

· организация действий;

· контроль выполнения принятого решения.

К выполнению функций обычно приступают в приведенной последовательности, в дальнейшем отдельные этапы процесса управления, соответствующие перечисленным функциям, могут совпадать во времени и заканчиваться не обязательно в том же порядке.

Постановка задачи. Для отыскания решения любой задачи не­обходимо сначала ее поставить и сформулировать, причем сделать это нужно так, чтобы принятие решения основывалось на научных методах. Для того же, чтобы правильно поставить и сформулировать задачу, необходимо знать, в чем она заключается.

Понятие задачи имеет очень широкий диапазон применения. Термин «задача» широко используется как синоним термина «проблема» и в этом случае под постановкой задачи в системотехнике понимают форму­лировку проблемы.

Постановка задачи заключается в том, чтобы определить:

· цели (результаты), которые должны быть достигнуты, и их относительную значимость;

· условия среды, в которой функционирует система или, дру­гими словами, какие имеются факторы, которые должны быть уч­тены, но на которые влиять нельзя (неуправляемые параметры);

· возможные способы действия и факторы, на которые можно влиять (управляемые параметры);

· критерий выбора наиболее предпочтительного способа действия (критерий оптимальности).

Постановку задачи можно разделить на две части: уяснение задачи и выбор целей.

Уяснение задачи есть выделение и связывание друг с другом факторов, характеризующих систему и окружающую ее среду. Уяс­нение задачи можно определить как сбор, анализ и обобщение данных, описывающих условия функционирования системы, требо­вания вышестоящей инстанции, экономические соображения, воз­можные случайные воздействия и т. д.

Уяснение задач – процесс не менее творческий, чем их реше­ние и умение схватить суть задачи, отделить главное от второсте­пенного, существенное от несущественного, представляет характер­ную черту творческих личностей.

Выбор целей есть логическое завершение уяснения задачи. Вы­бранные цели направляют поиски альтернативных решений и дают критерии для выбора оптимального решения.

Выбор целей имеет два аспекта. Один аспект связан с опреде­лением и оценкой целей, которые должны быть достигнуты. Такое определение сопряжено с оценочными суждениями, и это объясня­ет второй аспект функции выбора целей. Дело в том, что оценоч­ные суждения, описывающие качество целей, предполагают суще­ствование системы разнородных ценностей, разнородных показа­телей. Возникает трудная и важная проблема установления иерархии ценностей, шкалы приоритетов. Как соизмерить, напри­мер, качество и стоимость, сложность и надежность? Это – труд­нейшая проблема измерения и сравнения многих разнородных пе­ременных.

Рассмотрим пример. Пусть разрабатывается технический комплекс. Эффективность комплекса определяется набором технических, эко­номических и эксплуатационных свойств. Эти свойства в свою очередь можно выразить рядом показателей: стоимость раз­работки, изготовления и эксплуатации, использование недефицитных материалов, возможность модернизации, надежность, поме­хозащищенность, точность, дальность действия и т. д.

Очевидно, что многие показатели взаимно противоречивы в том смысле, что улучшение одного показателя вызывает ухудшение других. Точно сформулировать, каким комплекс должен быть, выбрать показа­тели, установить их значимость, определить доминирующие, согла­совать выбранные показатели между собой и с реальными возмож­ностями и найти разумный компромисс – в этом по существу и за­ключается выбор целей. Отсюда видно значение этой части поста­новки задачи: неправильно выбрать цель – значит неправильно решить задачу.

Отправным пунктом при выборе целей является выбранный критерий эффективности. Именно критерий дает исходные посылки для оценки неопределенности, установления значимости отдельных показателей, их согласования между собой, поиска наиболее целе­сообразного решения и вообще постановки задачи оптимизации. Рассмотренный пример показывает, какой высокий уровень зна­ний, творческих способностей и опыт требуется от руководителя при выборе критерия.

Выработка и принятие решения. При постановке задачи форму­лируется, в чем состоит задача и чему она служит, какие цели должны быть достигнуты в результате ее решения. На этапе вы­работки и принятия решения определяется, как решить задачу наилучшим, оптимальным образом.

Выработка и принятие решения заключается в описании воз­можных решений, прогнозе и оценке результатов каждого из ре­шений, в сравнении этих результатов с поставленными целями и выборе наиболее предпочтительного решения. Предпочтительность определяется с помощью некоторого критерия. В соответствии с этим выработка и принятие решения включают три последователь­ные операции, соответствующие общему ходу решения задач в любой области:

· синтез альтернативных решений;

· анализ сформулированных альтернативных решений;

· выбор и принятие оптимального решения.

Общая цель синтеза – составить обширный (в идеальном слу­чае исчерпывающий) перечень решений, способных осуществить цели, поставленные при постановке задачи. Каждая альтернатива должна разрабатываться достаточно подробно, чтобы ее можно было оценить также с точки зрения реальных возможностей ее реализации.

Методы синтеза колеблются от чисто логических, математиче­ски формализуемых до чисто психологических, творческих, неформализуемых. Существует много задач, которые можно полностью формализовать и решить с помощью ПЭВМ. Такие задачи решают­ся методами исследования операций, а синтез возможных решений сводится к построению математической модели и производится, как правило, путем выбора известной математической модели, при­годной для данной задачи, или построением новой модели.

При управлении большими техническими, специально-техническими, экономическими и организационными системами возникают пробле­мы, особенно на верхних уровнях иерархии управления, которые нельзя описать формализованным математическим языком. В этих случаях синтезировать альтернативные решения позволяют толь­ко неформализуемые методы мышления – опыт, творческие спо­собности, интуиция.

В общем случае синтез альтернативных решений основывается на объединении формализованных (математических) и неформа­лизуемых методов.

Анализ альтернативных решений состоит в выведении всех существенных следствий, вытекающих из решений. Эти следствия сравниваются с целями, которые нужно достичь.

Нельзя принять не только оптимальное, но просто разумное решение, не учитывая элемента неопределенности или недостовер­ности в некоторых следствиях. Эти неопределенности во многих случаях учитываются с помощью вероятностных суждений об ис­ходах. Вероятности для таких суждений иногда получают объек­тивно – путем сбора и обработки опытных данных, иногда же субъективно – путем интуитивной оценки. Субъективно получен­ная вероятность есть просто степень уверенности.

Принятие решения является кульминационной точкой всего процесса управления. От принятого решения в конечном итоге за­висит эффективность всей системы, будет ли достигнута постав­ленная цель и какой ценой.

Принятие решения заключается в выборе наиболее предпоч­тительной альтернативы. Предпочтительность определяется, как уже говорилось, с помощью установленного критерия.

Когда все следствия всех альтернативных решений достоверны, независимы и измеримы по одной шкале ценностей и значения кри­терия оптимальности выражаются в единицах той же шкалы, про­цедура принятия решения проста: сопоставляются следствия всех решений и выбирают то, которому отвечает экстремальное значе­ние критерия.

Когда следствия недостоверны, взаимозависимы и требуют не­скольких различных шкал ценностей (возможно также, что неко­торые следствия носят субъективный характер и трудно измеримы или вообще неизмеримы), ситуация становится неопределенной и слишком сложной, чтобы можно было указать общую процедуру принятия решения, существуют лишь отдельные приемы для от­дельных классов задач. Акт принятия решения в таких случаях со­стоит просто в прямом суждении, опирающимся на опыт, интуи­цию, творческие способности и количественные рекомендации, по­лученные с помощью методов исследования операций.

Основными причинами, затрудняющими постановку задачи, вы­работку и принятие решения, являются:

· неполнота исходной информации;

· наличие факторов, которые не поддаются контролю;

· невозможность точного предсказания последствий синте­зируемых и принимаемых решений;

· неповторяемость и невозможность экспериментальной про­верки результатов принимаемых решений.

Из всего изложенного видно, что процесс постановки задачи и выработки принятия решений имеет несколько четко различимых элементов:

1) перечень целей;

2) перечень альтернативных реше­ний;

3) методы для предсказания следствий решений и определе­ния вероятности (если они существуют) наступления этих следст­вий;

4) систему ценностей для определения значимости следствий;

5) критерий решения, указывающий, как по перечисленным эле­ментам определить наилучшую альтернативу.

Планирование. По определению, план есть намеченный образ действия, следовательно, планирование означает установление того, что надо делать для выполнения принятого решения, для до­стижения поставленной цели.

Перечислим некоторые из важнейших свойств планирования:

· планирование обеспечивает организованные и целенаправленные действия системы;

· планирование предусматривает трудности и предупреждает задержки в функционировании элементов системы и системы в целом;

· планирование дает логическую основу для координации и контроля действий отдельных подсистем и элементов системы.

В зависимости от характера решаемых задач – стратегические или тактические – различают два вида планирования: стратеги­ческое или перспективное, и тактическое или текущее.

Стратегические задачи можно характеризовать тремя особен­ностями: большим временным диапазоном, большими масштабами и необходимостью определять конечные и промежуточные цели и подцели (в тактических задачах они, как правило, известны или задаются извне).

Примером стратегической задачи является разработка новых комплексов или образцов вооружения.

Стратегические задачи связаны с перспективным (долговре­менным) планированием.

Основными источниками неопределенности при стратегическом планировании, связанном с задачами научно-технического прогрес­са вообще и прогресса в развитии исследуемой системы в частности, являются:

· стратегическая неопределенность, возникающая вследствие невозможности предсказания всех факторов, которые могут ока­зать в будущем влияние на развитие науки и техники;

· техническая неопределенность, возникающая из-за невоз­можности точной оценки характеристик техники будущего, сроков и затрат на ее создание;

· статистическая неопределенность, являющаяся следствием вероятностной природы многих процессов.

Стратегическую задачу можно расчленить на множество взаимосвязанных тактических задач. Соответственно стратегический план можно разбить на тактические планы. Тактическое планиро­вание ориентировано на достижение промежуточных целей (под­целей), при этом средства, ресурсы, последовательность, сроки и способы решения задачи определяются детально, и чем ниже уро­вень тактической задачи в иерархии системы, тем более детально она планируется.

По признаку регулярности действия планы делят на разовые и постоянные. Разовые определяют образ действий для некоторой частной ситуации и исчерпываются, когда цели достигнуты. К ра­зовым можно отнести планы отдельных операций, разра­ботки новых образцов техники и др. Постоянные планы, будучи однажды разработаны, применяются повторно с не­большими изменениями или вовсе без них. К постоянным можно отнести планы, связанные с оперативными расчетами МЧС, планы проведения полигонных испытаний образцов вооружения и техники по определенным показателям (нормалям). Разумеется, существует множество таких планов, среди которых разовые и по­стоянные представляют лишь крайние случаи.

Организация. Организация заключается в объединении мате­риальных и людских ресурсов во взаимосвязанную систему, в рас­пределении функций, прав и обязанностей между частями системы таким образом, чтобы обеспечить эффективное управление и дости­жение поставленных целей.

За время, необходимое для реализации решения, состояние си­стемы и внешней среды может существенно измениться. Эти изме­нения могут быть такого рода, что повлияют на характер задачи, следовательно, и на эффективность ее решения. К ним относятся:

· изменение полезности получаемых результатов, влияющее на выбор критерия;

· изменение набора управляемых переменных. Так, напри­мер, в системе обеспечения мегаполисом могут выйти из строя от­дельные пункты отправления, назначения, коммуникации;

· изменение ограничений, наложенных на управляемые пере­менные. Например, могут изменяться сроки доставки продукции, готовности, транспорт;

· изменение состава неуправляемых переменных (появление новых факторов внешней среды);

· изменение различных параметров системы;

· изменения в структуре системы.

Вследствие таких изменений методы и планы реализации, раз­работанные даже самым тщательным и оптимальным образом, не­избежно теряют свою эффективность. Поэтому должны быть пре­дусмотрены специальные предупредительные и корректировочные меры. Нет необходимости подчеркивать, насколько это важно в экстремальных ситуациях, когда ситуация меняется очень быстро, а времени для принятия корректировочных мер очень мало.

Контроль выполнения принятого решения обеспечивает функ­ционирование системы в соответствии с принятым решением и на­меченным планом. Контроль заключается в периодическом или не­прерывном сравнении фактически полученных результатов с запла­нированными и в последующей корректировке действий.

Из всего изложенного видно, что процесс управления представ­ляет собой последовательные этапы сбора, передачи и переработки большого объема информации. «...Система управления с точки зре­ния технологии ее функционирования решает три основные задачи. Это сбор и передача информации об управляемом объекте, пере­работка информации и, наконец, выдача управляющих воздействий в той или иной форме» [4].