РЕЗЮМЕ
1. Системный подход — это подход к исследованию объекта (проблемы, явления, процесса) как к системе, в которой выделены элементы, внутренние и внешние связи, наиболее существенным образом влияющие на исследуемые результаты его функционирования, а цели каждого из элементов определены исходя из общего предназначения объекта. Системный подход как общеметодический принцип используется в различных отраслях науки и деятельности человека. Гносеологической основой его является общая теория систем. Системный подход посвящен решению системных задач, в которых объект исследований представляется в виде систем. Системные задачи могут быть двух типов: системного анализа или системного синтеза. Задача анализа предполагает определение свойств системы по известной ее структуре, а задача синтеза — определение структуры системы по ее свойствам.
2. Под анализом систем управления понимается процесс исследования, основанный на декомпозиции системы управления с последующим определением ее статических и динамических характеристик составляющих элементов, рассматриваемых во взаимосвязи с другими элементами системы и окружающей среды.
Целью анализа системы управления являются:
¦ детальное изучение системы управления для более эффективного использования и принятия решения по ее дальнейшему совершенствования или замене;
¦ исследование альтернативных вариантов вновь создаваемой системы управления с целью выбора наилучшего варианта.
К задачам анализа систем управления относятся:
¦ определение объекта анализа;
¦ определение функциональных особенностей системы управления;
¦ определение количественных и качественных показателей системы управления;
¦ оценивание и оценка эффективности системы управления;
¦ обобщение и оформление результатов анализа.
3. Под синтезом понимается процесс создания (совершенствования; организации; проектирования) систем управления. Синтез систем управления осуществляется путем определения, последующего согласования статических и динамических характеристик системы, обеспечивающих в совокупности, максимальную степень соответствия системы поставленным задачам.
Целью синтеза системы управления являются:
¦ создание новой системы управления, на основе новых достижений науки и техники;
¦ совершенствование существующей системы управления на основе выявленных недостатков, появление новых задач и требований.
Синтез представляет собой многошаговый итеративный процесс.
К задачам синтеза систем управления относятся:
¦ формирование замысла и цели создания системы;
¦ формирование вариантов облика новой системы;
¦ приведение описания варианта облика системы во взаимное соответствие;
¦ оценка эффективности вариантов и принятие решения о выборе облика новой системы;
. ¦ разработка требований к системе управления;
¦ разработка программ реализации требований к системе управления;
¦ реализация разработанных требований к системе управления.
4. Главная практическая задача системного подхода в исследовании систем управления состоит в том, чтобы обнаружив и описав сложность, обосновать такие дополнительные физически реализуемые связи, которые бы, будучи наложенными на сложную систему управления, сделали ее управляемой в требуемых пределах, сохранив при этом такие области самостоятельности (следовательно, слабой предсказуемости), которые способствовали бы повышению эффективности системы. Включенные новые обратные связи должны усилить благоприятные и ослабить неблагоприятные тенденции поведения системы, сохранив и укрепив ее целенаправленность, но ориентируя ее на интересы надсистемы. Опыт исследования объектов различного состава, содержания и области применения (общественных, физических, технических, эргатических, биологических, мыслительных конструкций и т.д.) позволяет сформулировать три основных принципа системного подхода, которые можно положить в основу исследования, использования и создания сложных систем управления:
¦ принцип физичности;
¦ принцип моделируемости;
¦ принцип целенаправленности.
Принцип физичности гласит, что всякой системе (независимо от ее природы) присущи физические законы (закономерности), возможно уникальные, определяющие внутренние причинно-следственные связи, существование и функционирование.
Принцип физичности включает постулаты: целостности декомпозиции, автономности, действий и неопределенности.
Постулат целостности — система, как единое целое, обладает особым, системным свойством (свойствами), которого нет у подсистем (элементов) при любом способе декомпозиции.
Постулат декомпозиции — анализ и синтез сложной системы управления осуществляется путем расчленения ее на подсистемы, располагаемые по уровням, причем подсистема на данном уровне является системой на нижележащем уровне и, в свою очередь, рассматривается как элемент вышестоящего уровня.
Постулат автономности — сложная система «живет» в автономном функциональном пространстве. С точки зрения постулата автономности, при исследовании большинство декомпозиций, а может быть, все кроме одной, отпадут.
Постулат действий — изменение поведения сложной системы может быть связано с энергетикой, с веществом и с информацией, которые, накапливаясь, проявляют свое влияние скачкообразно, путем качественного перехода. Для изменения поведения системы требуется прирост воздействия, превосходящего некоторое пороговое значение.
Постулат неопределенности — существует область неопределенности, в приделах которой свойства сложной системы могут быть описаны только вероятностными характеристиками.
Принцип моделируемости гласит, что сложная система представляется конечным множеством моделей, каждая из которых отражает определенную грань ее сущности.
Принцип моделируемости включает постулаты:
¦ постулат многообразия моделей;
¦ постулат дополнительности;
¦ постулат согласованности уровней;
¦ постулат внешнего дополнения;
¦ постулат достаточности;
¦ постулат проверенного методического обеспечения.
Постулат многообразия моделей — выбор моделей зависит от цели анализа и синтеза и особенностей исследуемой системы.
Постулат дополнительности — сложная система управлений во взаимодействии со средой может проявлять различ-138 ные свойства в различных ситуациях, в том числе альтернативные (т.е. несовместимые ни в одной их них).
Постулат согласованности уровней — требования к системе, формируемые на любом уровне, выступают как условия или ограничения на выбор частных моделей и предельных возможностей системы на нижележащих уровнях.
Постулат внешнего дополнения — проверка истинности результатов, получаемых на каждом уровне, производится с использованием исходных данных, моделей и методов вышележащих уровней.
Постулат достаточности — включает проверку достаточности принимаемых решений по заданным критериям эффективности и .разработке соответствующих моделей, с помощью которых принимаются конструктивные решения на каждом уровне выбора характеристик системы.
Постулат проверенного методического обеспечения — включает необходимость использования хорошо отработанных и экспериментально проверенных моделей и методик, обеспечивающих отдельные характеристики в заданные строки и с требуемой точностью.
Принцип целенаправленности гласит о том, что сложной системе управления присуща функциональная тенденция, направленная на достижение системой некоторого состояния, либо на усиление (сохранение) некоторого процесса.
Принцип целенаправленности включает постулат выбора.
Постулат выбора состоит в том, что сложные системы управления обладают областью выбора и способностью выбирать поведение, т.е. осуществлять реакцию на внешние воздействия в зависимости от внутренних критериев целенаправленности.
Принципы физичности, моделируемости и целенаправленности достаточно полно отражают методологию системного подхода. Принцип физичности предписывает причинно — следственные связи объекта любой природы к системам, по-
строенным из этих объектов. Принцип моделируемости обеспечивает возможность использования в системном подходе упрощенных моделей, отражающих только те грани сущности сложной системы, которые интересуют исследователя. Принцип целенаправленности распространяется на все стороны человеческой деятельности, на системы любой природы.
5. Системный подход включает анализ и синтез систем управления.
Выделим следующие виды анализа и синтеза систем управления:
¦ структурный анализ и синтез систем управления;
¦ функциональный анализ и синтез систем управления;
¦ информационный анализ и синтез систем управления;
¦ параметрический анализ и синтез систем управления.
Сущностью структурного анализа является определение статических характеристик систем по известной ее структуре.
Структурный анализ проводится с целью исследования статических характеристик системы путем выделения в ней подсистем и элементов различного уровня и связей между ними.
Объектами исследования структурного анализа являются различные варианты структур системы управления, которые формируются в процессе ее декомпозиции.
Сущностью структурного синтеза является разработка (создание, проектирование, совершенствование, реорганизация и организация системы), которая должна обладать желаемыми свойствами. Структурный синтез проводится с целью обоснования множества элементов структуры, отношений и связей, обеспечивающих в совокупности максимальную степень соответствия заданным требованиям. Объектами исследования структурного синтеза являются различные варианты 140 разрабатываемых (совершенствуемых) структур 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.
Объектами исследования функционального анализа является 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).
Сущностью функционального 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.
Сущностью информационного анализа является определение объекта и форм представления информации, методов и средств ее передачи, обработки, хранения, ввода и вывода для известной структуры и алгоритма функционирования системы управления.
Информационный анализ выполняется с целью исследования количественных и качественных характеристик информации, используемой в системе управления.
Объектами исследования являются информационные процессы, протекающие в системе управления.
В системах управления выделяются следующие информационные процессы:
¦ сбор, прием, восприятие информации (эти процессы отражают взаимодействие системы с внешней средой);
¦ передача информации между отдельными подсистемами системы;
¦ переработка, анализ, отбор информации, создание новой информации;
¦ использование информации;
¦ передачу информации из системы во внешнюю среДУ-
Сущностью информационного синтеза является обоснование необходимого объема и форм представления информации, методов и средств ее передачи, обработки, хранения, ввода и вывода для разрабатываемой структуры и алгоритма функционирования системы управления. Информационный синтез дополняет задачи функционального анализа, что осуществляется с целью определения требуемых качественных и количественных характеристик информации, используемой в процессе функционирования системы управления.
Сущностью параметрического анализа является определение необходимой и достаточной совокупности показателей, характеризующих все исследуемые свойства системы и формирование зависимостей, характеризующих суммарный эффект от применения системы или ее элементов.
Целью параметрического анализа является оценка эффективности системы управления на основе определения количественных значений ее показателей.
Объектами исследования параметрического анализа являются частные и обобщенные показатели системы, образующие иерархическую структуру.
Сущностью параметрического синтеза является обоснование необходимой и достаточной совокупности показателей, позволяющих оценивать желаемые свойства разрабатываемой системы и ее суммарный эффект.
Целью параметрического синтеза является комплексное определение согласованных и сбалансированных по уровням исследования системы требуемых значений ее показателей, включая общие показатели эффективности управления, а также частные показатели структуры, процессов функционирования информации.
6. Системный подход требует многоуровневого изучения системы управления. Выделяются следующие уровни анализа и синтеза систем управления: внешний; исходный; общесистемный; системный.
На внешнем уровне анализируется сверхсистема, в состав которой входит исследуемая система управления.
Задачами исследования сверхсистемы:
¦ определяются цели и задачи сверхсистемы;
¦ выделяются (в сверхсистеме) подсистемы (функции, задачи), в интересах которых применяется система управления;
¦ уточняются показатели и критерии данных подсистем;
¦ определяются внешние свойства и соответствующие показатели системы управления, которые могут повлиять на эффективность сверхсистем.
На исходном уровне исследуемая система управления выделяется как отдельный целенаправленный элемент (ЦНЭ) сверхсистемы, которая включает различные, в том числе и противоположные по интересам подсистемы.
Основными задачами исследования на исходном уровне являются:
¦ выделение исследуемой системы в виде отдельного целенаправленного элемента (ЦНЭ);
¦ выявление входных целезадающих, обеспечивающих и помеховых (разрушающих) воздействий, поступающих от различных подсистем сверхсистемы на ЦНЭ;
¦ установление показателей и критериев эффективности ЦНЭ, которые характеризуют внешние свойства системы управления и ее влияние на сверхсистему.
На общесистемном уровне проводится детализация ЦНЭ на управляющую систему (УС) и объект управления (ОУ).
Основными задачами исследования на общественном уровне являются:
¦ декомпозиция ЦНЭ на управляющую систему и объект управления;
¦ формирование управляющих воздействий;
¦ определение маршрутов движения к цели;
¦ определение показателей, раскрывающих структуру системы и эффективность управляющих воздействий.
На системных уровнях осуществляется дальнейшая декомпозиция УС и ОУ путем выделения отдельных элементов и связей между ними.
7. В соответствии с постулатом декомпозиции и многоуровневой модели исследования систем управления вся совокупность показателей (характеристик) системы имеет иерархическую структуру и включает:
¦ показатели внешнего уровня;
¦ показатели исходного уровня;
¦ показатели общесистемного уровня;
¦ показатели системных уровней.
Показатели внешнего уровня включают показатели отдельных подсистем сверхсистемы, которые взаимодействуют с исследуемой системой управления.
Показатели исходного уровня характеризуют внешние свойства системы управления и ее влияние на сверхсистему. Показатели исходного уровня включают:
¦ показатели эффективности с помощью которых можно оценить степень приспособленности системы или ее отдельных элементов соответствующего уровня к выполнению поставленных задач;
¦ параметры выбора, содержащие характеристики отдельных свойств системы управления, оказывающие влияние на значение показателя эффективности.
Показатели общесистемного уровня определяют структуру системы управления на уровне УС и ОУ, а также процессы функционирования соответствующих элементов при выработке управляющих воздействий и реакций.
Показатели системных уровней включают различные структурные, функциональные и информационные характеристики исследуемой системы до принятой степени детализации.
ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОВТОРЕНИЯ
1. Основные черты системного подхода.
2. Сущность системного подхода.
3. Особенности реализации системного подхода.
4. Цели анализа систем управления.
5. Задачи анализа систем управления.
6. Цели синтеза систем управления.
7. Задачи синтеза систем управления.
8. Принцип физичности и его постулаты.
9. Принцип моделируемости и его постулаты.
10. Принцип целенаправленности и его постулаты.
11. Сущность и содержание структурного анализа систем управления.
12. Сущность и содержание структурного синтеза систем управления.
13. Сущность и содержание функционального анализа систем управления.
14. Сущность и содержание функционального синтеза систем управления.
15. Сущность и содержание информационного анализа систем управления.
16. Сущность и содержание информационного синтеза систем управления.
17. Сущность и содержание параметрического анализа систем управления.
18. Сущность и содержание параметрического синтеза систем управления.
19. Уровни исследования систем управления и их содержание.
20. Структура показателей систем управления и их сущность.
21. Основные проблемы параметрического анализа и пути их решения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Белов Ю.А., Цитрицкий О.Е. Об одном подходе к автоматизации проектирования сложных систем. // Доклад АН СССР — 1985 — Т. 285 — № 3.
2. Дружинин В.В., Конторов Д.С. Системотехника. — М: Радио и связь, 1985.
3. Лазарев И.А. Композиционное проектирование сложных агрегатных систем. — М.: Радио и связь, 1986.
4. Ларин А.А. Теоретические основы управления, ч. 1: Процессы и системы управления. — М.: РВСН, 1994.
5. Месарович М., Такахара Я. Общая теория систем. — М.: Мир, 1978.
6. Моисеев Н.Н. Математические задачи системного анализа. — М.: Наука, 1981.
7. Мухин В.И. Методология исследования систем управления.— Новогорск: АГЗ, 1997.
8. Майкл Армстронг. Основы менеджмента. — Ростов-на-Дону: Феникс, 1998.
9. Надежность и эффективность в технике: Справочник т. 3: Эффективность технических систем. Под редакцией В.Ф.Уткина. Ю.В.Крючкова. — М.: Машиностроение, 1988.
10. Основы общей теории систем. Часть I. Попов А.А., Телушкин И.М., Бушуев С.Н. и др. — С.-П.: ВАС, 1992.
11. Павлов В.М. Методические основы системных исследований военно-космических средств. — М.: РВСН, 1998.
12. Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П. Введение в системный анализ. — М.: Высшая школа, 1989.
13. Павловский Ю.Н. Декомпозиция моделей управляемых систем. — М.: Наука, 1979.
14. Панасюк А.И. О декомпозиции для приближенного расчета оптимального управления. // Техническая кибернетика. — 1994.
15. Трухаев Р.И., Горшков И.С. Факторный анализ в организованных системах. — М.: радио и связь, 1985.
16. Хохлачев Е.Н. Теоретические основы создания и применения АСУ. — М.: МО СССР, 1987.
17. Цвиркун А.Д. Основы синтеза структуры сложных систем. М.: Наука, 1982.
Похожие рефераты:
