Архетипы систем управления

Развитие системных понятий и их использование в управлении свя­заны с созданием кибернетики как науки об управлении, о связи и пе­реработке информации (1950-х гг.). Кибернетика, как утверждал А. Берг, открывает единство процессов управления, где бы они ни происходи­ли, ибо все они характеризуются точной количественной мерой — уменьшением энтропии. Как только исследуемый объект отображает­ся в виде упорядоченного множества элементов или подсистем, свя­занных между собой потоками информации, говорят, что объект пред­ставлен в виде кибернетической системы (см. рис. 2.2). Вообще говоря, кибернетическая система представляет собой абстракцию сложной си­стемы под информационным углом зрения, и эта абстракция служит основным средством изучения систем управления.

Созданные на основе принципов кибернетики типы систем управ­ления [6; 75; 118] выступают основополагающими образами, которые по аналогии с архетипами управления поведением, введенными П. Сенге [88] в теорию управления, можно считать архетипами систем управ­ления. Под архетипом будем понимать высшую ступень абстракции в типизации систем, благодаря которой системе придается определен­ный статус, характеризующий уровень развития знаний и умений в сфере управления. Архетип отражает принцип и контур управления по­средством информационных потоков и является «визитной карточкой» системы управления.

Выделим общий архетип с элементами «объект управления» — «система управления» — «внешняя среда» (рис. 6.2). В этой модели реализуются такие принципы управ­ления, как «черный ящик», обратная связь, взаимодействие системы с внешней средой.

Рис. 6.2. Общий архетип системы (организации)

Особенности моделей управления отражают частные архетипы. Рас­смотрим их, начиная от простейшей модели «жесткого» управления и заканчивая моделью рефлексивного управления.

Архетип / — система с разомкнутым контуром управления, или си­стема управления только с прямой связью (рис. 6.За). Такие системы реализуют (блок R ) заложенный в них алгоритм управления, «не инте­ресуясь» реакцией на результаты труда. Механизм блока R осуществ­ляет управление входными потоками согласно нормам, стандартам и правилам, блока G — мониторинг и контроль выходных потоков. Кон­струкцию архетипа разомкнутой системы в дальнейшем будем имено­вать архетипом «жесткого» управления.

Рис. 6.3. Архетипы с разомкнутым контуром — «жесткое» управления (а) и с замкнутым контуром - управление с обратной связью (б)

Архетип II — система управления с замкнутым контуром управле­ния, образуемым посредством обратной связи (рис. 6.3б).

Здесь блок R реализует и алгоритм «жесткого» управления, и алгоритм корректиру­ющих действий, определяемых «силой» обратной связи, зависящей от меры несоответствия полученных результатов ожидаемым (плановым) и установленной механизмом блока D.

Блок D будем именовать бло­ком контроля и корректирования текущей ситуации в системе.

Следу­ет отметить, что источник обратной связи — это множество парамет­ров, наблюдаемых (измеряемых) блоком G в каждый элементарный период t (t = 1,2,..., k), характеризующий t -е состояние системы.

В практической деятельности несоответствия разделяют на суще­ственные и несущественные и разрабатывают алгоритмы управления по отклонениям, использующие целевую функцию минимизации от­клонений, например:

(6.1)

или функцию равномеризации (выравнивания) отклонений

(6.2)

где X_i Х_it — среднее за интервал времени N и текущее в период t значение i-го параметра.

Задачи с критериями (6.1) и (6.2) и подобными функциями сводят­ся к задачам линейного программирования.

Архетип III — система управления с адаптацией (рис. 6.4а). Осо­бенность архетипа — это образование в системе с замкнутым конту­ром управления блока адаптации, обозначенного как блок А. Основ­ное назначение блока А связано с выбором способа управления из множества допустимых вариантов управления, способствующих при­ближению системы к планируемой траектории функционирования.

Рис. 6.4. Архетипы адаптивного (а) и оптимального (б) управления

Отдельное от блока D представление на схеме блока A объясняется следующим. Во-первых, интенсивность принятия решений по адапта­ции значительно меньше, чем по управлению отклонениями. Во-вто­рых, сложная система представляет собой композицию из локальных подсистем, и блок адаптации работает в режиме «переключения» по этим подсистемам.

Например, подключаем склад готовой продукции для ее поставки потребителям, вводим в работу резервное оборудова­ние, выходим с продукцией на новый рынок и т.д. В дальнейшем архетип рассмотренной конструкции будем называть архетипом адаптив­ного управления.

Архетип IV — система управления, реализующая алгоритм опти­мального управления, создаваемый на основе системы знаний. Такой класс систем управления для краткости будем именовать архетипом оптимального управления (рис. 6.4б). По аналогии с предыдущим архетипом получаем систему управления с замкнутым контуром. К бло­кам D и А добавляется блок M — система знаний, содержащая модель­ное и алгоритмическое представление знаний об объекте, используе­мых в алгоритме управления. Информация блока М непрерывно обновляется, уточняется и пополняется, т.е. ведется управление сис­темой знаний по всем законам теории информации.

Рис. 6.4. Архетипы адаптивного (а) и оптимального (б) управления

Архетип V — рефлексивные системы управления, обладающие осно­вополагающими знаниями об объекте и управлении этим объектом. Этот класс систем (рис. 6.5) характеризуется вводом специального элемента — блока I, интерпретатора для перестройки и самоорганизации моделей и алгоритмов знаний. Основная задача этого блока заключается в распоз­навании воздействий внешней среды и подготовке ответной реакции объекта управления. Такие действия осуществляются с помощью специ­альных процедур, реализуемых в интерпретаторе, таких как выделение причинно-следственных цепочек, обнаружение закономерностей, иден­тификация факторов и т.п. Кроме того, в интерпретаторе реализуются и специальные вычислительные процедуры, позволяющие строить статис­тические модели с целью их использования в блоке М.

Рис. 6.5. Архетип рефлексивного управления

В рефлексивных системах блок R поглощает блок D, а источником нетрадиционных, новых знаний выступает комплекс блоков М, I и А. Системы управления этого архетипа — наукоемкие и служащие обра­зами современного управления сложными системами — в дальнейшем будем именовать архетипами рефлексивного управления.

Разработанные на основе принципов кибернетики и теории автоматического управления архетипы являются главными показателями, по которым можно судить о потенциальном качестве управления.

В современной литературе по менеджменту, особенно зарубежных авторов, широко используется кибернетический подход для изучения систем управления. В первую очередь это относится к архетипу с об­ратной связью (см. рис. 6.3б).