Функциональный анализ систем управления
Функциональный анализ осуществляется одновременно с исследованием структуры системы управления.
Сущностью функционального анализа является определение динамических характеристик систем на основании принятых алгоритмов ее функционирования.
Функциональный анализ проводится с целью определения динамических характеристик системы путем исследования процессов изменения ее состояний с течением времени на основе принятых алгоритмов (способов, методов, принципов, концепций) управления. Можно сказать, что функциональный анализ направлен на детальное исследование процессов управления.
Объектами исследования функционального анализа являются реализуемые системой методы и алгоритмы управления, включая общий алгоритм функционирования, содержащий все основные этапы (фазы, функции) управления, и частные методы и алгоритмы, направленные на выполнение отдельных этапов управления (формирование цели управления, сбор и обработка необходимой информации, принятие решений, планирование, организация, контроль, выполнение решений и др.).
Функциональный анализ может включать следующие основные этапы [16]:
¦ определение и описание общего процесса управления, реализуемого исследуемой системой;
¦ декомпозицию общего процесса управления на ряд частных функций (задач, операций), выполняемых элементами системы управления;
¦ определение качественный и количественных характеристик исследуемых процессов и функций управления;
¦ формирование критериев и оценку эффективности функционирования системы управления;
¦ принятие решения о необходимости совершенствования функциональных характеристик системы управления.
Остановимся кратко на содержании указанных этапов. Определение и описание общего процесса управления, реализуемого исследуемой системой включает:
¦ формирование или уточнение цели управления;
¦ формирование управляющих воздействий;
¦ реализацию воздействий;
¦ контроль результатов реализации воздействий. Основная цель системы управления рассматривается как
желаемое (требуемое) множество состояний объекта управления и элементов окружающей среды, на которые активно воздействует объект управления в желаемые моменты времени.
Существуют следующие виды целей: цель — состояние, цель — движение и цель — направление.
Если перед системой управления не поставлена или не сформулирована цель, функциональный анализ не имеет смысла.
Формирование управляющих воздействий осуществляется на основании установленной цели и включает следующие составляющие:
¦ получение информации об объекте управления и окружающей среде;
¦ накопление, обработка и анализ информации;
¦ определение возможных вариантов воздействий;
¦ выбор рационального варианта воздействий;
¦ разработка программы (плана, алгоритма) реализации воздействий, предусматривающей последователь-
ность выдачи воздействий и предполагаемые (эталонные) состояния и реакции объекта на эти воздействия. Реализация воздействий включает два основных этапа:
¦ передачу воздействий объекту управления по имеющимся прямым связям (материальным, энергетическим, информационным);
¦ отработку воздействий объектом управления, в ходе которой осуществляется его переход в новое состояние и формирование ответных воздействий (реакций), передаваемых в управляющую систему по обратным связям (информационным).
Контроль результатов реализации воздействий включает:
¦ получение информации о состоянии объекта после воздействия;
¦ обработку этой информации и сравнение ее с эталонной;
¦ анализ результатов сравнения и переход к формированию новых управляющих воздействий.
Декомпозиция общего процесса управления включает:
¦ проведение детализации общей цели управления на ряд частных взаимосвязанных целей и формирование дерева (иерархии) целей;
¦ определение элементов системы управления, реализующих сформированные цели;
¦ исключение элементов не имеющих цели функционирования;
¦ выявление функций управления (основных и обеспечивающих), которые необходимы для эффективной реализации всех фаз (этапов) управления в соответствии с общей и частными целями управления;
¦ сопоставление выделенных функций элементам (исполнителям, руководителям, органам, техническим устройствам) анализируемой системы и оценка полноты их реализации;
¦ выявление дублирующих, бесполезных, малоэффективных, надуманных, излишних функций и выработка рекомендаций по совершенствованию системы управления.
В ходе функционального анализа необходимо оценить качественные и количественные характеристики исследуемых процессов с целью принятия обоснованных решений о степени соответствия системы управления предъявляемым требованиям и необходимости ее дальнейшего совершенствования.
Совокупность количественных и качественных характеристик можно разделить на следующие группы: комплексные характеристики, позволяющие оценивать существенные свойства системы; структурные характеристики, позволяющие оценивать структуру процесса управления, формируемую в ходе его декомпозиции; частные характеристики, определяющие свойства отдельных этапов (фаз), функций, работ и других управленческих действий, рассматриваемых в качестве отдельных элементов процесса управления. Комплексные характеристики процесса управления включают: непрерывность, оперативность, точность, устойчивость, скрытность, эффективность.
Непрерывность — свойство (способность) процесса управления не допускать перерывы между последовательно выполняемыми этапами (фазами) или другими действиями процесса, приводящими к снижению качества управления. Непрерывность процесса нарушается, если между двумя последовательно выполняемыми этапами, возникает незапланированная пауза, приводящая к снижению качество выполнения последующих этапов (например, из-за потери ценности информации), несвоевременному достижению поставленной цели или срыву всего процесса управления.
Оперативность — свойство процесса управления обеспечивать завершение цикла управления в требуемые сроки. 102
Точность — свойство процесса управления обеспечивать максимальную степень соответствия реального движения (или конечного состояния) требуемому (эталонному) движению (или конечному состоянию) объекта управления.
Характеристики точности зависят от разности между эталонным и реальным движением или состоянием объекта управления.
При исследовании процессов управления предприятиями точность можно оценить с помощью разности между прогнозируемой и реальной прибылью, полученной в результате управленческой деятельности руководства данного предприятия.
Устойчивость — свойство процесса управления сохранять и восстанавливать свое качество в условиях внешних и внутренних возмущений.
Скрытность — свойство процесса управления противостоять раскрытию противником или другой противодействующей системой планируемых и выполняемых действий.
Данное свойство определяет качество процесса управления в конкурирующих (противоборствующих системах), которые вынуждены в силу каких-либо причин скрывать передаваемую или обрабатываемую информацию.
Эффективность — степень соответствия реальных (фактических или ожидаемых) результатов процесса управления требуемым или, иными словами, это степень достижения цели управления.
Структурные характеристики процесса управления используются для оценки множества анализируемых элементов (функций, работ, действий, фаз, этапов и др.) процесса управления и связей между ними.
К структурным характеристикам процесса управления организационными системами (при их декомпозиции по уровням и функциям) можно отнести [15]: число функций управления каждого уровня и общее число функций управления, реализуемых исследуемым процессом управления; подчиненность (зависимость по входной и выходной информации) функций управления; число функций управления, выполнение которых зависит от выходной информации функций управления вышестоящего уровня; время реализации каждой функции управления.
При анализе конфигурации структуры процесса управления целесообразно учитывать следующие характеристики сетевых структур [16]: связность структуры, определяемую количеством информационных связей между выделенными функциями процесса; структурную избыточность, определяющую превышение числа связей между функциями процесса над минимально необходимым.
К частным характеристикам процесса управления можно отнести [16]: количество информационных входов и выходов каждой функции; число и перечень информационных и расчетных задач, решаемых при реалшации соответствующей функции управления; объем входной, выходной и обрабатываемой информации; средняя продолжительность или другие вероятностные характеристики сроков решения соответствующих частных задач; характеристики потока заявок на выполнение соответствующих функций; перечень и характеристик алгоритмов, машинных программ или пакетов прикладных программ, используемых для реализации функций.
Оценка связей между функциями процесса управления может производиться с использованием следующих характеристик: объема и содержания информации, передаваемой с использованием соответствующей связи времени передачи информации; характера возмущений, влияющих на качество передаваемой информации.
Функциональный синтез систем управления
Фунгсциональных синтез, также как и анализ, осуществляется одновременно с исследованием структуры системы управления.
Сущностью синтеза является обоснование динамических характеристик системы управления, которые должны обладать желаемыми свойствами.
Целью функционального синтеза является обоснование оптимальных или рациональных характеристик процессов функционирования системы управления, т.е. процессов изменения ее состояний с течением времени в соответствии с поставленной целью.
При постановке общей задачи функционального синтеза необходимо учитывать критерии эффективности управления. В соответствии с заданным критерием задача формулируется следующим образом [16]: сформировать процесс управления (управляющее воздействие) ц(г)е Uj, обеспечивающий требуемые значения показателя эффективности q при заданных условиях выбора (неуправляемых факторах) vaN: q(u(t),v) a G, u(t)
Похожие рефераты:
