ПРОГРАММНО-АДАПТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ 16 страница
Единственное изключение из субъективизма оценок качества управления возникает при сопоставлении совокупности однокачественных частных процессов в объемлющем процессе иерархически высшего управления. Оценка качества управления, выставленная Всевышним в иерархически Наивысшим управлением, объективна по отношению ко всякому из частных, вложенных в него процессов.
* * *
В условиях многомерности вектора целей иерархически высшего объемлющего управления и вложенных в него частных управлений может возникать интересная и значимая для практики особенность. Разсмотрим вложенный процесс управления, обладающий следующими свойствами: в его вектор целей входит некоторое количество частных целей иерархически высшего объемлющего управления, однако иерархия целей в нём может быть даже обратной иерархии целей объемлющего управления. То есть данный вектор целей может быть очень примитивен в сопоставлении его с иерархически Наивысшим. Но управляющим субъектом при этом наложены очень жёсткие требования на частные ошибки управления, попадающие в иерархически высший вектор ошибки, и процесс протекает в пределах этих жёстких требований. Иерархически Наивысшая оценка качества управления в этом процессе, тем не менее, может оказаться выше, чем у других вложенных однокачественных процессов, чьи вектора целей соответствуют в большей степени иерархически Наивысшему вектору по частным целям и их иерархии, но вектора ошибки управления «гуляют» в субъективно признанных допустимыми, но очень широких пределах, не соответствующих требованиям Наивысшего управления.
|
|
|
* *
*
Из множества однокачественных процессов, управление которыми подчинено общим для них вектору целей и оценке качества управления, процесс, обладающий экстремальной (наивысшей или наинизшей) оценкой качества управления, называют оптимальным.
Из этого разворачивается вся теория оптимального управления, построенная на принципе максимума оценки качества управления. Поскольку в основе понятия оптимальности лежат субъективно назначенные категории, свойственные процессу управления, то понятие оптимальности тоже субъективно. Наиболее часто встречается понимание оптимальности в смысле минимума потребления ресурсов, в смысле максимальных или минимальных характеристик объекта и в смысле минимума времени манёвра перехода из одного режима в другой. В большинстве случаев каждый из видов оптимальности отрицает другие. Возможны критерии оптимальности, построенные на комбинации нескольких частных критериев оптимальности.
Для оптимизации управления проектами, в осуществлении которых в разных местах и в разное время в некотором порядке участвует много изполнителей (как физических, так и юридических лиц), могут быть применены так называемые «сетевые методы». Всё, что входит в теорию и практику «сетевого планирования», произтекает из выявления рубежей, разделяющих различные этапы и фазы работы в целом, на которых объективно возможны однозначные оценки «выполнено - не выполнено», «достигнут ожидаемый результат - не достигнут» по отношению к каждому из фрагментов работы и работе в целом. Если разделение работы в целом на фрагменты (этапы), разграниченные рубежами контроля по факту «выполнено - не выполнено», изобразить графически, то схема проекта будет представлять собой сеть. В ней рубежи контроля завершения этапов и начала следующих этапов предстанут как узлы, а этапы работы предстанут как линии, соединяющие узлы друг с другом.
|
|
|
Сетевые методы применяются для оптимизации проектов в смысле достижения минимума времени выполнения работы в целом. При этом продолжительность этапов работ между контрольными рубежами при представлении (отображении) планов работ в виде сетевых графиков задаётся на основе нормативной базы «технологического времени» ведения различных видов работ, порождаемой системой бухгалтерского учёта разходования ресурсов и хронометражём реальных технологических операций при сложившейся организации работ на предприятии, а также в ряде случаев - на основе интуитивных оценок.
|
|
|
Разработаны алгоритмы, позволяющие вычислить общую продолжительность выполнения проекта; выявить в проекте иерархию зависимости общей продолжительности проекта от возможности задержки выполнения каждого из этапов и т.п. Это всё разсматривается в специальной литературе
[55].
Сетевые методы могут обслуживать алгоритм метода динамического программирования, поскольку в некоторых иерархически многоуровневых моделях управляемых процессов шаговые выигрыши в методе динамического программирования могут быть получены на основе сетевых методов.
3.6. Замкнутые системы
В самом общем смысле управление и отображение - всегда взаимная вложенность понятий, выражающих эти процессы, и самих объективных процессов, протекающих в Объективной реальности. Управление - информационно-алгоритмический процесс - является отображением: из объекта и среды, окружающей объект управления, в систему управления объектом - обратные связи; и из системы управления объектом в объект и среду - прямые связи. Обратные связи, по которым поступает информация о состоянии среды и положении объекта в ней, - внешние обратные связи; а по которым поступает информация о состоянии элементов объекта и системы управления им, - внутренние обратные связи. Аналогичным образом на внешние и внутренние подразделяются и прямые связи.
|
|
|
Объект, находящийся в среде, и система управления им, связанные друг с другом цепями прямых и обратных связей, далее будем называтьзамкнутой системой (далее это термин).
* * *
Это определение терминов прямые и обратные связи, «замкнутая система» содержат в себе некоторые умолчания, значимые в контексте ДОТУ. Вследствие наличия этих умолчаний в контексте ДОТУ оно является более общим, включающим в себя тот смысл, который не свойственен этим терминам в исторически сложившихся технических версиях теории управления.
«Замкнутая система управления, система управления, в которой управляющее воздействие формируется в функции отклонения значения управляемой величины от требуемого закона её изменения» (Большая советская энциклопедия, изд. 3, т. 9, стр. 325).
Соответственно определениям такого рода, когда говорят о прямых и обратных связях в замкнутой системе, то имеют ввиду только связи с объектом управления, но не со средой. При этом под прямой связью понимают управляющее воздействие, а под обратной - введение в систему управления информации о реакции объекта управления на управляющее воздействие. По существу в определениях термина «замкнутая система» такого рода речь идёт о том, что в замкнутых системах информация, на основе которой во всякий момент времени вырабатывается управляющее воздействие, включает в себя и информацию об управляющем воздействии, выработанном некогда в прошлом. Иными словами, некоторые информационные потоки, проходящие через систему управления замкнуты в кольцевом контуре их обращения, отсюда и произтекает название термина «замкнутая система».
Однако есть связки «объект + система управления», в которых обратных связей в смысле обусловленности текущего управления управлением, выработанным в прошлом, нет. Такова программная схема управления (о ней речь пойдёт далее). А в схеме управления «предиктор-корректор» (о ней тоже речь пойдёт далее) некоторые из связей, если их относить к категории «обратных» в традиционном понимании этого термина, замыкаются не через прошлое, а через прогнозируемое будущее в том смысле, что текущее управление включает в себя прогноз поведения управляемого объекта, в который входит и информация о вариантах текущего управления.
При этом в исторически сложившихся технических версиях теории управления нет термина для обозначения связки «объект + система управления» в общем случае разсмотрения. Поэтому, излагая ДОТУ, мы оказываемся перед выбором:
· либо как-то называть эту связку (при этом само слово «связка» явно не подходит вследствие его употребительности в самых разных контекстах);
· либо придать в контексте ДОТУ разширительное толкование терминам «прямые» и «обратные связи», «замкнутая система».
В прошлых редакциях ДОТУ нашёл выражение разширительный подход, однако он не был пояснён, что у некоторой части читателей (особенно знакомых с какими-то техническими версиями теорий управления) вызывало вопросы.
В настоящей редакции мы сохраняем разширительный подход к толкованию упомянутых терминов, и потому в контексте ДОТУ следует принять определения прямых и обратных связей с подразделением их на внешние (уходящие в средэ) и внутренние (локализованные в пределах объекта управления и системы управления) так, как они даны ранее.
Также полезно ввести понятие «мощность связи». В каждом конкретном случае оно может быть построено (определену по смыслу):
· для прямых связей - на основе соотнесения мощности управляющего воздействия на объект или среду, порождаемого системой управления, с собственными характеристиками объекта управления (смотря по обстоятельствам, так в случае управления движением в смысле теоретической механики это может быть соотнесение сил управляющего воздействия с массой, с моментами инерции, с характеристиками сил и моментов сопротивления движению);
· для обратных связей - на основе соотнесения мощности управляющего воздействия, порождаемого системой управления, с параметрами, характеризующими отклонение объекта от заданного режима и параметрами, характеризующими воздействие среды на объект, реакцией на которые является вырабатываемое системой управление.
Поэтому, чтобы не плодить лишних терминов и не делать специальных оговорок в отношении таких частных случаев управления, как программное управление (без обратных связей) и управление по схеме «предиктор-корректор» (в которой часть связей, которые в традиционном подходе можно назвать как бы обратными, поскольку они замыкаются через прогнозируемое будущее), то и в случае, если между объектом и системой управления есть хотя бы одна связь не нулевой «мощности» - прямая или обратная, - такую связку мы тоже будем называть «замкнутой системой».
И кроме того, при соотнесении процесса проектирования и создания связки «объект управления + система управления» с полной функцией управления все такого рода связки являются замкнутыми системами, поскольку без решения задачи о предсказуемости поведения они неосуществимы или неработоспособны.
* *
*
Примером замкнутой системы является - автомобиль с водителем. Автомобиль - объект управления. Водитель, ещё более точно, - его алгоритмика психики, - система управления. Обратные связи замкнуты через зрение, слух, осязание и вестибулярный аппарат водителя, а прямые - через его руки и ноги, воздействующие на изполнительные органы: руль, педали, рукоятку переключения передач, тумблеры и кнопки. Кроме того, иерархии замкнутых контуров прямых и обратных связей имеются в системах и устройствах автомобиля и в самом человеке.
Самоуправляющийся объект, в котором не удаётся выделить систему управления им, также представляет собой замкнутую систему, поскольку в нём самом имеет место кольцевая замкнутость прямого и обратного отображений в некоторой иерархии контуров циркуляции информации. Примером такого рода самоуправляющихся объектов с нелокализуемой системой управления является сливной бачок унитаза с поплавковым регулятором уровня воды. Система управления не локализована в том смысле, что её невозможно отличить от самого объекта, как возможно отличить водителя от автомобиля или блок автопилота от самолёта в целом. Кроме того, и методом изъятия узлов в замкнутой системе с нелокализованной системой управления невозможно достичь ничего, кроме как привести её в аварийное или в принципе неработоспособное состояние; в замкнутых системах с локализованной системой управления изъятие системы управления не нарушает в принципе работоспособности объекта управления.
Система управления объектом (локализованная или нет - всё равно) в соответствии с вектором целей управления на основе информации о состоянии замкнутой системы и окружающей среды (т.е. на основе вектора состояния), согласно интерпретации в системе управления причинно-следственных обусловленностей, иными словами, «объективных законов» существования замкнутой системы в среде, формирует управляющий сигнал, т.е. закодированную информацию о том, каким должно быть управляющее воздействие, чтобы поведение объекта отвечало вектору целей, а вектор ошибки не выходил за допустимые пределы. Управляющий сигнал через прямые связи подаётся на изполнительные органы (и в окружающую среду при необходимости), что и обеспечивает управляющее воздействие на объект. По цепям обратных связей в систему управления в процессе управления подаётся информация о состоянии окружающей среды, объекта, изполнительных органов, самой системы управления.
То есть управление - это единая упорядоченная совокупность разнокачественных действий, осуществляемых элементами, образующими замкнутую систему, представляющую собой иерархию контуров циркуляции и преобразований информации в процессе осуществления концепции управления, образованную частными концепциями управления (целевыми функциями) в их совокупности. Управление - целостная функция: целостная в том смысле, что изъятие из неё тех или иных этапов делает данное управление невозможным, т.е. концепцию неосуществимой, а цели недостижимыми.
3.7. Структурный и безструктурный
способы управления
В процессе управления замкнутая система и её часть - система управления - образуют структуру, подчинённую вектору целей (обусловленную им) и несущую концепцию управления и составляющие её целевые функции . Качество управления обеспечивается при этом двумя факторами:
· архитектурой структуры , т.е. функциональной нагрузкой её элементов (включая каналы информационного обмена) и упорядоченностью (организацией, иерархией) элементов в структуре;
· характеристиками работоспособности, функциональной пригодностью самих элементов, входящих в структуру, для осуществления возлагаемых на них функций (своего рода «квалификационным» уровнем элементов).
Ошибки в построении структуры, вызывающие её общее несоответствие вектору целей и множеству допустимых векторов ошибки, могут свести практически на нет высокую функциональную пригодность элементов структуры; поэтому при функционально пригодных (хороших в этом смысле) элементах, образующих структуру, вектор ошибки управления тем не менее, будет вне допустимых пределов.
Если при этом структура создаётся до начала процесса управления, и её архитектура и элементная база не изменяются в его ходе, то характеристики вектора ошибки управления определяются прежде всего соответствием архитектуры структуры вектору целей и множеству допустимых векторов ошибки управления: это даёт основание к тому, чтобы такой способ управления назвать структурным .
При управлении структурным способом произходит адресное разпространение функционально ориентированной информации по элементам структуры, неизменной в процессе управления. Примеры структурного управления в технике: управление самолётом при помощи автопилота, представляющего собой структуру разнородных элементов; командный состав любой воинской части, административный состав любого завода, института и т.п. также представляют собой структуру.
Безструктурное управление возможно всуперсистемах , состоящих из множества аналогичных в некотором смысле друг другу элементов. Элемент суперсистемы, разсматриваемый сам по себе, может оказаться системой или также суперсистемой. Поэтому для краткости для указания на систему, объемлющую множество вложенных в неё элементов-систем, избран термин «суперсистема». Каждый из элементов суперсистемы обладает способностью запоминать проходящую через него информацию вероятностным образом и также вероятностным образом передавать информацию другим элементам, входящим в это множество; то есть во множестве могут протекать процессы прямого и обратного отображения. Поведение же элементов этого множества определяется их внутренним информационно-алгоритмическим состоянием. В совокупности это означает, что:
1. Все элементы самоуправляемы на основе информации их памяти.
2. Каждым из них можно управлять извне, поскольку они могут принимать информацию в память (по 1).
3. Они могут управлять другими элементами (по 1, 2), поскольку могут выдавать информацию из памяти другим элементам множества.
Циркулярное разпространение информации (т.е. одна и та же информация проходит через множество элементов), подчинённое некоторым статистическим характеристикам и разного рода оценкам возможного течения событий, несёт в себе вероятностную предопределённость изменения информационного состояния памяти элементов множества. Вероятностно предопределённое изменение состояния памяти элементов ведёт к изменению статистических характеристик их самоуправления. Если разпространение информации в этом множестве и его последствия обладают устойчивой предсказуемостью в статистическом смысле (то есть порождает предсказуемую статистику явлений), то возможно безструктурное управление этим множеством, а также и его безструктурное самоуправление. В таком множестве элементов, обладающих различным информационным состоянием их памяти, подчинённым статистическим закономерностям, существует вероятностная предопределённость и вероятность того, что циркулярное безадресное прохождение в среде информационного модуля определённого содержания приведёт к тому, что элементы множества на основе самоуправления сложатся в одну или более структур, ориентированных на некий, соответствующий указанному информационному модулю вектор целей в течение вполне приемлемого интервала времени, а вектор ошибки в возникшем процессе управления не выйдет за допустимые пределы.
Другими словами: при безструктурном управлении множество более или менее аналогичных один другому элементов вероятностно предопределённо порождает из себя замкнутые системы, отвечающие заданному вектору целей и множеству допустимых векторов ошибки.
Главное отличие безструктурного управления от структурного : структура формируется не директивно-адресно до начала процесса управления, а возникает управляемо и вероятностно предопределённо в ходе процесса управления на основе преимущественно безадресного циркулярного разпространения информации. Поэтому множество элементов, в котором протекает процесс безструктурного управления, само является замкнутой системой
[56]иерархически упорядоченных контуров прямых и обратных связей, архитектура которой меняется в ходе процесса управления. Также это множество элементов является средой, порождающей из себя структуры в процессе её самоуправления.
Безструктурное управление в его существе - управление статистическими характеристиками множественных (массовых) явлений на основе господствующих над множеством элементов вероятностных предопределённостей хранения, разпространения и переработки информации и их оценок на основе чувства меры и статистических моделей. Совместное управление структурным и безструктурным способом мы разсмотрим далее.
Яркий пример безструктурного управления - автобус без кондуктора с кассами. Цель управления: разпространение билетов, взимание платы за проезд, оповещение об остановках. Всё это ложится на плечи пассажиров, поскольку в большинстве случаев трансляция в автобусах не работает, кроме того, водителю просто не следует отвлекаться от управления машиной: продавать билеты и объявлять остановки - помеха его работе. Концепция управления включает в себя: приём денег, их размен, выдачу сдачи, вручение билетов, контроль за тем, чтобы не было безбилетников «зайцев», и консультации пассажиров о том, где им надо выйти. Она же - обязанности кондуктора; их изполняет вся совокупность пассажиров автобуса, на основе информации их памяти. Этот пример показывает, что одна и та же цель управления может быть осуществлена структурным (кондуктор, хоть и один, но всё же структура) и безструктурным способом. Здесь же виден и субъективизм в оценках качества управления, достигаемых при каждом из способов. Если вы хотите, чтобы максимальный процент пассажиров ехал с билетами и никто не ошибся в остановке, то кондуктор лучше. Если вас интересует доход с автохозяйства, то в случае, когда экономия на зарплате сокращённых кондукторов компенсирует убытки, возникшие из-за дополнительных «зайцев» и разширения штата контролеров, - лучше ездить с кассами без кондуктора на принципе самообслуживания пассажиров.
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 172; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!