Общая и частные теории систем

Б. Б. Желваков

 

 

ОСНОВЫ ТЕОРИИ СИСТЕМ И
СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

 

 

Учебное пособие

 

 

Санкт-Петербург

Допущено

редакционно-издательским советом СПбГИЭУ

в качестве методического издания

Составитель

канд. техн. наук, доц. Б.Б. Желваковя

Рецензент

 

 

Подготовлено на кафедре

Информационных систем в экономике

 

 

Одобрено научно-методическим советом специальности

080800 – Прикладная информатика в экономике

 

 

Отпечатано в авторской редакции с оригинал-макета,

представленного составителем

 

 

ã СПбГИЭУ, 2010

СОДЕРЖАНИЕ

Введение. 5

1. Основы теории систем.. 6

1.1. Общая и частные теории систем.. 7

1.2. Основные понятия теории систем.. 11

1.2.1. Понятия, связанные со строением системы.. 15

1.2.2. Виды и формы представления системных структур. 23

1.2.3. Понятия, связанные с функционированием и развитием систем 36

1.2.4. Понятия цели и целевого управления. 40

1.2.5. Методика структуризации и анализа целей. 47

1.2.6. Функционирование систем в условиях неопределённости. 48

1.2.7. Принятие решений в условиях риска. 51

1.3. Классификация и основные типы систем.. 60

1.3.1. Большие и сложные системы.. 64

1.3.2. Свойства больших и сложных систем.. 69

1.3.3. Социально-экономические системы.. 72

1.3.4. Организационные системы.. 75

1.3.5. Управляемые системы.. 83

1.3.6. Автоматизированные системы управления. 93

1.3.7. Автоматические системы. 94

1.3.8. Адаптивные системы.. 95

2. Основы системного анализа. 99

2.1. Методы формализации систем.. 100

2.2. Классификации методов моделирования систем. 105

2.3. Методы формализованного представления систем.. 111

2.4. Принципы разработки аналитических математических моделей. 124

2.5. Структура задач системного анализа. 129

2.6. Слабо формализованные методы анализа систем.. 131

2.7. Специальные методы моделирования систем.. 140

2.8. Имитационное моделирование экономических процессов. 142

2.9. Функциональное (структурное) моделирование. 148

2.10. Объектно-ориентированное моделирование. 153

2.11. Реализация методик системного анализа для исследования и синтеза систем.. 159

3. Основы экономического анализа. 170

3.1. Конструктивное определение экономического анализа. 171

3.2. Принципы экономического анализа. 172

3.3. Этапы экономического анализа. 178

3.4. Модель как средство экономического анализа. 180

3.5. Анализ финансовой устойчивости экономической системы. 184

3.6. Основы оценки экономических систем.. 186

3.7. Показатели эффективности и качества систем.. 200

3.8. Показатели и критерии эффективности функционирования систем 206

4. Современные системы организационного управления. 216

4.1. Принципы организационного управления. 216

4.2. Развитие автоматизированных систем управления социально экономическими объектами. 222

4.3. Архитектура современных организационных систем. 228

Заключение. 231

Рекомендуемая литература. 232

 

 

Введение

Теоретическую базу современного организационного управления (менеджмента) составляют такие научные дисциплины, как теория систем, кибернетика, синергетика, теория организации. Взаимосвязь этих дисциплин и их влияние на проектирование и управление деловыми организациями показаны на рис. 1. Все эти теории сформировались при различных обстоятельствах и в разное время, они имеют свою историю и внутреннюю логику развития.

Рис. 1. Теоретическая база деловой организации

Особую роль в этой базе играет теория систем, которая лежит в основе теории организаций и организационного управления и определяет подход к совершенствованию, развитию организаций, что оказывается жизненно необходимым для их выживания в условиях всё возрастающей конкурентной борьбы в быстро изменяющегося рыночного окружения.

Основы теории систем

Подходы к познанию реального мира. Человечество издавна стремилось к познанию мира, в котором оно живёт. Различают три подхода к познанию явлений и процессов реального мира: – системный, комплексный и диалектический.

Понятие «системный» часто отождествляют с понятием «комплексный». Термин «системный» характеризует целенаправленность, упорядоченность, организованность, тогда как «комплексный» отражает также и взаимосвязанность, взаимообусловленность, разносторонность, широту исследовательского охвата проблем. Системный подход (СП) имеет дело с объектами реального мира как с системами, состоящими из устойчивых закономерно структуризованных и функционально организованных элементов. СП применяется только для системных объектов, обладающих внутренней структурой, тогда как для комплексного подхода (КП) — объекты не обязательно структурированы в форме организованной системы. Объект может быть целостным, но не системным, ибо не обладает внутренней структурой.

Итак, системный подход — это методологическое направление в науке, которое сводится к охвату всей сферы познания, находящейся в ведении исследователя, а не к сосредоточению внимания на некотором частном участке, входящем в эту сферу.

Системный подход в экономике ‑ это комплекс методологических положений, позволяющих упорядочить исследование и разработку сложных социально-экономических объектов (систем). Процедуры, реализующие системный подход, называют системным анализом.

Высшей ступенью познания реального мира является диалектический подход. Для него существенно то, что все объекты реального мира и их умственные отражения рассматриваются в их развитии, начиная с возникновения и кончая уничтожением. В диалектическом познании особое значение имеют законы перехода количественных изменений в качественные и обратно, отрицания отрицания, единства и борьбы противоположностей (взаимного проникновения противоположностей).

Большие и сложные системы

Принято считать, что сложная система может быть и небольшой, а большая - не всегда сложной. Поэтому следует дать определение понятиям «большая» и «сложная».

Вот два определения больших систем:

Большие системы (БС)- это такие системы, которые могут быть представлены совокупностью подсистем постоянно уменьшающегося уровня сложности вплоть до элементарных подсистем, выполняющих в рамках данной большой системы базовые элементарные функции.

Процесс представления больших систем в виде иерархии подсистем называется декомпозицией. В качестве примера БС, которую удобно представлять декомпозицией своих компонентов является любая социально-экономическая система (регионального, государственного (национального) или мирового уровня).

Декомпозиция систем осуществляется в соответствии с определёнными правилами. Выделяемые подсистемы должны:

· осуществлять достаточно существенное влияние на конечный результат системы более высокого уровня;

· реализовывать определённые специализированные функции в рамках большой системы;

· формироваться по признакам четкой функциональной связи уровней;

· выражать определённые особенности строения, функционирования и развития системы.

Декомпозиция больших систем позволяет решать следующие задачи:

- выявить специфические закономерности строения, функционирования и развития подсистем;

- выявить общие и специфические закономерности управления подсистемами, сформировать специфические подсистемы управления каждой подсистемы и общую систему управления БС в целом.

Важнейшей особенностью БС является то, что любая их подсистема по отношению к подсистемам низшего уровня является большой, но она не является таковой по отношению к подсистемам более высокого уровня.

Большие системы - это такие системы, в которых число состояний, определяемых состоянием элементов или взаимосвязями между элементами, комбинаторно велико или несчетно.

Последнее определение существенно характеризует специфику свойств большой системы и накладывает ряд ограничений в процессе ее исследования.

Понятие «комбинаторно» следует определять как наличие в системе многообразия комбинаций связей и вариантов отношений меду элементами, которые могут динамично изменять их состояние.

Сравнение таких вариантов на основе перебора часто оказывается принципиально невозможным. Поэтому для исследования больших систем требуются специфические методы исследования на основе синтеза. Одним из таких методов является метод декомпозиции системы, разбиение ее на достаточно определенные подсистемы и установление тех элементов, которые определяют взаимосвязь посредством хотя бы одного общего ресурса (средства) обмена информацией или веществом.

Сложные системы - это такие системы, в структуру которых входят компоненты и элементы самой разной природы, связанные большим разнообразием отношений и все функциональные процессы которых имеют динамичный, а часто и статистический характер, и, как правило, не могут быть описаны на языке классической математики с использованием формул и аналитических структур.

Они могут быть лишь представлены имитационными моделями с той или иной степенью адекватности. Исследование сложных систем и динамичных процессов, протекающих в них, сталкивается с двумя видами сложности: внутренней и внешней. Внутренняя сложность связана с необходимостью учета синергетических [3] свойств как в элементах, так и в самой системе. Внешняя сложность заключается в том, что необходимо учитывать влияние всех факторов внешней среды на систему, которые могут вызывать случайные отклонения от заданной цели развития или существования. Результат взаимодействия внешних и внутренних факторов может иметь не только детерминированный, но и вероятностный (стохастический) характер.

Понятие «детерминированный» определяет предсказуемый характер процесса, который можно описать в виде четкого алгоритма поведения системы в зависимости от управляющих воздействий.

Понятие «стохастичность» определяет вероятностный (непредсказуемый) характер поведения системы в зависимости от случайных факторов, которые могут вызывать нестабильность отдельных параметров, поведенческих процессов и системы в целом.

В современных системных исследованиях появился новый класс сложных систем, которые определяются как адаптивные, самоорганизующиеся или самоуправляемые.

Термин «адаптация» (от лат. adaptatio - приспособление) означает, что объект-система обладает рядом свойств приспособления, которые позволяют ей изменять свое состояние, структуру и поведение в процессе взаимодействия с внешней средой.

Например, для социально-экономических систем часто используется такое понятие как «адаптивная организационная структура», под которой следует понимать организационную структуру, способную гибко изменять свои цели, задачи, функции, свойства и поведение в зависимости от динамично изменяющихся условий внешнего окружения.

Средства адаптации в сложных системах могут быть различными. Это и система самообучения, которая использует закономерности биологических, физических и психологических «механизмов» обучения человека. Методологической основой развития теории адаптивных социально-экономических систем становятся принципы и закономерности адаптации живого организма в окружающей среде. Исследование адаптивных систем развивается на основе синергетических идей (см. сноску на предыдущей странице) и использования методов теории бифуркаций [4], теории особенностей[5], теории катастроф[6]. В основе этих теорий лежит изучение закономерностей качественных изменений, которые происходят в структуре элементов на параметрическом уровне.

Организационные системы

Организационная система (организация) – это определённым образом организованная социально-экономическая система, назначением которой является согласование действий целеустремлённых частей (социальных групп и личностей, входящих в систему), а также нецелеустремлённых средств и предметов деятельности (ресурсов), ориентированных на достижение определённых целей.

К организационным системам можно отнести любые коммерческие и некоммерческие организации(предприятия, учреждения, фирмы), а также военные организации, общественные фонды, политические партии, движения различного рода и т.д.

В настоящее время отсутствует универсальная методология формирования ОС, поскольку они имеют значительные различия физических признаков, связанных с различными сферами человеческой деятельности, экономическими, географическими, этническими и социокультурными различиями. Весьма незначительно исследованными остаются структурные, правовые, организационные и другие аспекты ОС.

Классификация ОС. ОС крайне разнообразны и могут быть классифицированы по разным признакам. Прежде всего, их классифицируют по территориально-отраслевому признаку на:

- территориальные

- отраслевые

- комбинированные (территориально-отраслевые

По другой классификации их разделяют на:

- функциональные

- целевые

По характеру решаемых проблем ОС делятся на:

- экономические,

- социальные,

- политические

- научные

- производственные.

По степени самостоятельности исполнительных компонентов (подразделений)ОС делятся на:

- координационные ОС, в которых отдельные компоненты, отличающиеся достаточной (или полной) самостоятельностью, наделяются правами юридического лица;

- интегральные ОС, в которых отдельные компоненты реализуют подцели общей системы, и не могут выйти из этой системы. Это могут быть компоненты общего производственного или технологического процесса;

- программно-целевые, в которых каждый из компонентов реализует помимо ряда своих основных функций, также некоторый объём функций, закреплённых за ним целевой программой.

Типы организационных систем. Как известно, целенаправленные системы относятся к категории управляемых систем, поскольку для достижения поставленных целей требуется управление такими системами. Типизацию ОС принято проводить в зависимости от типа их управляющих подсистем. В связи с этим различают четыре основных типа организационных систем:

a)линейные;

b) линейно-функциональные;

c)линейно-штабные;

d) матричные (программно-целевые).

Всё многообразие организационных систем имеет в своей основе эти базовые системные структуры. Каждая из этих систем имеет свои области применения, возможности, достоинства и недостатки.

Линейные структуры управления образуются по иерархическому принципу декомпозиции больших систем (рис. 20а). Отличаются сравнительной простотой, надежностью, «прозрачностью» принимаемых и реализуемых управленческих решений. Разрешаемые проблемы - стандартные и хорошо структурированные, повторяющиеся, требующие не столько эвристических решений, сколько точности, аккуратности, исполнительской дисциплины. Еще одно достоинство - относительная простота подбора кадров управления. Область применения – производство сравнительно несложной продукции, выполнение несложных технологических операций.

На рис. 20а, представлены: Р - руководитель организации; Р₁, Р₂ -руководители структурных подразделений; И - исполнители. Обычно численность ОС может составлять до 50 - 500 чел.

 

У данной системы имеются и недостатки:

1. ограниченные возможности использования при необходимости диверсификации производства;

2. значительная продолжительность прохождения управленческих решений при большом числе уровней управления;

3. разрыв управления по горизонтали - несогласованные вопросы исполнителей И₁ ‑ И₅ требуют для своего решения включения высшего уровня управления (Р).

В линейно-функциональной структуре управления могут решаться не только стандартные и хорошо структурированные проблемы, но и ряд слабо структурированных проблем (рис. 20б).

Исполнители подчиняются функциональным руководителям (ФР₁ ФР₂) по строго определенному кругу вопросов (технологии, режиму экономии, коммерции, контролю и т. д.). Для этих структур возникает типичная (внутренняя) организационная проблема определения приоритета реализации указаний. Эта структура применяется в производствах диверсифицированного типа, с широким спектром деятельности ‑ от исследований и разработок до серийного производства продукции и её реализации. Сложности возникают при подборе руководящих кадров достаточно высокого уровня квалификации.

Рис.20. Организационные структуры

а – линейная, б – линейно-функциональная,
в ‑ штабная

В линейно-штабных структурах управления (рис. 20в) создается штаб, в ведении которого находятся определенные вопросы (например, освоение новой продукции, поиски новых сегментов рыночной активности, ликвидация аварийной ситуации и т. д., то есть слабоструктурированные проблемы). По линии штаба исполнители подчиняются штабному органу управления. После разрешения проблемной ситуации штаб может быть ликвидирован, либо ему придается самостоятельный статус. Сложность заключается в том, что исполнителям необходимо выполнять одновременно указания как своего непосредственного руководителя, так и штаба.

И, наконец, наиболее сложными структурами являются матричные (программно-целевые) структуры (рис. 21).

Рис. 21. Программно-целевая (матричная) структура управления

У руководителя организации Р в подчинении имеются два руководителя ‑ Р₁ и Р₂. В подчинении у руководителя программы РП имеются руководители проектов РПр₁ – РПр₂ Если руководители Р1 Р2 осуществляют управление по вертикали (субординационное управление), то руководители проектов - управление по горизонтали частью выделенных для них исполнителей. Приоритет управления в таких случаях ‑ по горизонтали, т. е. матричные структуры принципиально могут иметь своей самоцелью существование, а не реализацию проектов, программ. Особенность этих структур - высокий профессионализм руководителей, необходимость систематической переподготовки кадров в связи с изменением разрешаемой проблематики, высокие требования к психологической устойчивости кадров.

В заключение, необходимо отдельно отметить кибернетические системы, точнее, кибернетический принцип управления на основе использования обратной связи, что в принципе характерно для всех четырех типов исследуемых организационных структур (рис. 22).

В качестве объекта О выступает некоторый объект социальной среды - система или процесс; Р - регулятор, который воздействует на объект. На блок К поступает информация, которая служит для контроля за состоянием объекта; С - блок сравнения, на который поступает опорный сигнал (ОпС) - заранее установленное заданное плановое значение величины (например, значение температуры, концентрации веществ в технологическом процесе).

Рис. 22. Двухконтурная кибернетическая система управления

С блока сравнения сигнал поступает на блок регулятора Р, который вносит коррективы в режим работы объекта О.

Таким образом, формируется первичный контур управления (контур I). В ряде случаев его оказывается недостаточно для регулирования процессов, происходящих в объекте О. В этом случае автоматически включается контур II, в котором ранг регулятора Р₁ более высокий.

Таких контуров может быть несколько, причем каждый последующий уровень является более высоким, с большим диапазоном управленческого воздействия. Например, современные социально-экономические корпоративные системы, как правило имеют трёхконтурную систему управления, содержащую три вложенных контура управления – операционный (внутренний), тактический (средний) и стратегический (внешний).

Известную аналогию можно найти и в регулировании процессов местного, регионального или федерального управления. Если местное управление не справляется с ситуацией (например, стихийные бедствия), то включается уровень регионального управления; если и его недостаточно, то включается федеральный уровень управления.

Управляемые системы

Структура управляемой системы (или системы с управлением) включает три подсистемы (рис. 23):

· управляемую систему (объект управления, ОУ),

· управляющую систему (УС) и

· систему связи (СС).

Нетрудно заметить, что управляющая подсистема включена в контур информационной обратной связи, передающий информацию с выхода управляемой системы на её вход. Такие системы часто называют кибернетическими системами. К ним относятся многие технические, биологические и все организационные социально- экономические системы.

Как показано на рис. 22, управляющая система (ОУ) совместно с системой связи (СС) образует систему управления (СУ) А. Основным элементом неавтоматизированных организационных СУявляется лицо, принимающее решение (ЛПР) - индивидуум или группа индивидуумов, имеющих право принимать окончательные решения по выбору одного из нескольких управляющих решений.

 

РРис. 23. Система с управлением

Такая система связи включает:

· канал связи, по которому на вход СУ передается информация о состоянии ОУ (множество { у }),

· канал связи, по которому на вход ОУ передается управляющая командная информация с выхода СУ (множество { u } Í {х}, где { х } – множество всех входных сигналов ОУ).

Вместе с СУ оба эти канала образуют цепочку обратной связи (с выхода на вход ОУ) в контуре управления.

Множества переменных { n } и { w }обозначают соответственно воздействие окружающей среды (различного рода помехи) и показатели, характеризующие качество и эффективность функционирования подсистемы В. Показатели качества и эффективности являются подмножеством информации о состоянии ОУ, { w } Í { у }. Более того, в процессе анализа систем каждая характеристика.у_; должна рассматриваться как потенциальная кандида тура на роль показателя. Поэтому для сохранения общности рассмотрений это подмножество характеристик без необходимости выделять отдельно не будем.

Основными группами функций системы управления являются:

· функции принятия решений - функции преобразования содержания информации { f _c};

· рутинные функции обработки информации (f _p};

· функции обмена информацией { f _o}.

Функции принятия решений { f _с} выражаются в создании новой информации в ходе анализа, планирования (прогнозирования) и оперативного управления (регулирования, координации действий). Это связано с преобразованием содержания информации о состоянии ОУ и внешней среды в управляющую информацию при решении логических задач и выполнении аналитических расчетов, проводимых ЛПР при порождении и выборе альтернатив. Эта группа функций является главной, поскольку обеспечивает выработку информационных воздействий по удержанию в существующем положении или при переводе системы в новое состояние. Без автоматизации этой функции ИС не может считаться полноценной.

Функции { f _p} охватывают учет, контроль, хранение, поиск, отображение, тиражирование, преобразование формы информации и т.д. Эта группа функций преобразования информации не изменяет ее смысл, т.е. это рутинные функции, не связанные с содержательной обработкой информации.

Группа функций { f o} связана с доведением выработанных воздействий до ОУ и обменом информацией между ЛПР (ограничение доступа, получение (сбор), передача информации по управлению в текстовой, графической, табличной и иных формах по телефону, системам передачи данных и т.д.).

Совокупность функций управления, выполняемых в системе при изменении среды, принято называть циклом управления. Выполняя цикл за циклом, система приближается к сформулированной цели. Развёрнутое представление цикла управления организационной системой (с указанием основных задач и функций СУ) показано на рис. 24.

От объектов управления в СУ поступает информация о текущем состоянии дел. ЛПР контролируют ее истинность, учитывают и анализируют в целях выявления отклонений от требуемого состояния и определения необходимости изменения текущего состояния.

 

 

Рис. 24. Обобщённый цикл управления организационной
системой

По результатам анализа осуществляются выбор одной из основных задач управления и оперативно-техническое управление (регулирование), состоящее в координации действий ОУ - выработке решений по удержанию системы в требуемом состоянии, или решается задача целеполагания (провидится корректировка целей), после чего система переводится в новое состояние на основе прогнозирования и планирования. При необходимости направляется доклад в старший орган управления.

Пути совершенствования систем с управлением. Совершенствование систем с управлением сводится к сокращению длительности цикла управления и повышению качества управляющих воздействий (решений). Эти требования носят противоречивый характер. При заданной производительности СУ Сокращение длительности цикла управления приводит к необходимости уменьшения количества перерабатываемой информации, а следовательно, к снижению качества решений. Одновременное удовлетворение требований возможно лишь при условии, что будет повышена производительность УС и СС по передаче и переработке информации, причем повышение производительности обоих элементов должно быть согласованным. Это исходное положение для решения вопросов по совершенствованию управления.

Основными путями совершенствования систем с управлением являются:

1. Оптимизация численности управленческого персонала.

2. Использование новых способов организации работы СУ.

3. Применение новых методов решения управленческих задач.

4. Изменение структуры СУ.

5. Перераспределение функций и задач в УС.

6. Механизация управленческого труда.

7. Автоматизация.

Автоматизация управления. До недавнего времени технические средства применялись человеком с тем, чтобы облегчить только физический труд. Это направление применения технических средств известно как энергетическое, а сам процесс создания и внедрения механизмов, обеспечивающих повышение эффективности физического труда человека, называется механизацией. По мере использования человеком все более мощных источников энергии и исполнительных устройств значение его собственной мускульной сил» понижалось, а значение интеллектуального труда, содержанием которого является преобразование информации, возрастали. И подобно тому, как раньше возникло требование увеличить мускульную силу людей, так теперь ощущается необходимость и увеличении их интеллектуальной мощи.

Появление ЭВМ положило начало кибернетическому направлению применения технических средств для повышения эффективности труда. Закономерным, но не простым продолжением механизации явилась автоматизация с помощью средств вычислительной и телекоммуникационной техники. Если механизация охватывает процессы получения, передачи, преобразования и использования энергии, то автоматизация – процессы получения, передачи, преобразования и использования информации. Говоря образно, если орудия труда выступают продолжением человеческой руки, то ЭВМ – это продолжение человеческого мозга.

При управлении ЛПР выполняет сложную последовательность функций из множеств { f _с}, { f _p}, { f _o}. Каждая из них может быть представлена рядом задач.

По степени творческих усилий это могут быть задачи, не связанные с творчеством, и задачи сугубо творческого труда. Вполне естественно, что необходимость, возможность и целесообразность их автоматизации будут тоже различными. Исходя из этого, развитие автоматизации управления представляет собой последовательную передачу ряда управленческих функций от человека к техническим средствам и происходит поэтапно.

Первоначально автоматизация охватывала только управление техникой и оружием. Например, комплексы управления зенитным огнем, автопилоты, автоматические системы коммутации и ряд других устройств стали применяться еще в годы второй мировой войны и получили широкое распространение после ее окончания.

Управление подобными объектами характеризуется высокой быстротечностью процессов и в то же время их простотой. Относительно формального описания и выполнения техническими средствами данные процессы не представляют принципиальных трудностей. В системах управления оружием и техникой допустима самая высокая степень автоматизации, когда они могут функционировать без участия человека, не считая первоначальный запуск, профилактический контроль и ремонт. Такие системы управления называются автоматическими. С развитием вычислительной техники и методов математики автоматизация распространилась на управление объектами социальной природы. Системы управления этого типа принципиально не могут быть автоматическими. Объясняется это тем, что органической составной частью в них выступают ЛПР с их неформальным мышлением, чувствами и мозгом. Они являются источниками первичной информации и потребителями результатов ее обработки. Такие системы управления называются автоматизированными. Автоматизированные системы управления (АСУ) являются одним из направлений применения информационных систем.

Общей целью автоматизации управления является повышение эффективности использования возможностей объекта управления, которое обеспечивают следующие возможности:

1. Повышение оперативности управления. Сокращение времени происходит в основном за счет таких процессов, как сбор, поиск, предварительная обработка и передача информации, засекречивание и рассекречивание информации, производство расчетов, решение логических задач, а также оформление и размножение документов.

2. Снижение трудозатрат ЛПР на выполнение вспомогательных процессов. К ним относятся информационные и расчётные процессы, которые, имея вспомогательный характер, являются весьма трудоемкими. Относительное распределение трудозатрат между процессами примерно следующее: информационные процессы - 65-70%, расчеты - 20-25%, творческие процессы - 5-15%. В результате высвобождения от технической работы должностные лица могут сосредоточить основное внимание на творческих процессах управления.

3. Повышение степени научной обоснованности принимаемых решений. Процесс принятия решения строится на основе анализа и прогноза развития ситуации с применением математического аппарата. При этом сохраняют свое значение Традиционные методы обоснования решений, опирающиеся на опыт и интуицию. Следует отметить, что оптимальных решений не всегда удается достигнуть и в условиях автоматизированного управления, поэтому говорят о рациональных решениях.

Приводя к повышению эффективности, автоматизация далеко не всегда сопровождается уменьшением численности людей в СУ. Чаще всего происходит перераспределение личного состава внутри систем: сокращается численность должностных лиц, занятых непосредственно управлением, но увеличивается инженерный и технический персонал, обслуживающий технические средства. Основной эффект автоматизации достигается за счет своевременности и оптимальности принимаемых решений.

Таким образом, необходимость в автоматизированном управлении обусловлена резким усложнением процессов управления и носит объективный характер. Создание ИС позволяет повысить эффективность управленческой деятельности, а следовательно, и эффективность использования сил и средств в современных условиях. Будучи наиболее эффективным, этот путь совершенствования управления является вместе с тем и наиболее сложным.

Автоматические системы.

Автоматической называют систему, в которой все рабочие и управленческие операции выполняются техническими устройствами. Примерами автоматических систем являются такие достаточно сложные технические устройства, действующие без участия человека, как станки с числовым программным управлением (ЧПУ), сложные стабилизаторы, автоматические регуляторы, промышленные роботы.

По мере повышения степени автоматизации труда и управления появляются автоматические участки, цеха, производства, заводы (например, – электролитические производства химической промышленности, перерабатывающие предприятия мукомольной промышленности, представляющие собой многоэтажные автоматические комплексы, роль человека в которых сводится к наблюдению за работой оборудования на каждом этаже предприятия).

С усложнением технологий стали создаваться более сложные системы с гибкой (перестраиваемой) автоматизированной технологией или гибкие производственные системы, некоторые из которых для уровня конвейерных линий, участков (ГАЛ, ГАУ) можно отнести к классу автоматических систем.

Применительно к автоматическим системам, обеспечивающим управление производственными процессами, сложными агрегатами, летательными аппаратами и т.п., используют термин системы автоматического регулирования (САР) или системы автоматического управления (САУ).

Составной частью современных автоматических систем является, как правило, управляющий блок в виде управляющей вычислительной машины, реализующей сложные алгоритмы управления.

Для исследования таких систем разработано большое число методов и моделей, предложены классификации систем с точки зрения сложности их математического отображения (линейные, с постоянными, переменными, распределенными параметрами, импульсные линейные, нелинейные с различными способами аппроксимации), классификации методов исследования систем различных классов.

В результате сформировались теории: вначале теория автоматического регулирования (ТАР), затем - теория автоматического управления (ТАУ).

Исследования и разработки современных автоматических систем, приближающихся по сложности алгоритмов к человеку, занимаются такие направления современной науки, как техническая кибернетика, робототехника, теория искусственного интеллекта и др.

Адаптивные системы

Адаптация - это (в широком смысле) способность системы приспосабливаться к изменяющимся условиям среды, помехам, исходящим от среды и оказывающим влияние на систему. Адаптацию можно также определять как способность системы обнаруживать целенаправленное приспосабливающееся поведение в сложных средах.

Адаптация к среде, характеризующейся высокой неопределенностью, позволяет системе обеспечивать достижение целей в условиях недостаточной априорной информации о среде. Если система не может приспосабливаться к изменениям окружающей среды, то она погибает.

В процессе приспособления могут изменяться:

· количественные характеристики системы (например, параметры автопилота при изменении динамических характеристик летательного аппарата);

· структура