3.2.4.2. Введение в эффективность эс Эффективность операций в технике

Основные положения теории эффективности. Вновь следует обратиться к понятию «система». При объединении элементов в систему последняя приобретает специфические системные свойства, не присущие ни одному из элементов. Эти свойства называют интегративными или эмерджентными. Свойства системы шире суммы свойств составляющих ее элементов.

В процессе трудовой деятельности человека постоянно возникают проблемы различной сложности. Причиной возникновения проблемы является расхождение между желаемым и действительным результатом при неизвестных путях преодоления этого расхождения (несоответствия). Для решения проблемы необходимо выделить и достаточно четко сформулировать цели деятельности, осуществление которых существенно снижает или устраняет различие между желаемым и действительным результатом, т.е. решает проблему. Глобальная цель, как правило, допускает декомпозицию, в результате которой формируются взаимосвязанные частные цели, которые в общем случае могут быть подвергнуты дальнейшему членению на более простые составляющие (подцели, задачи).

Для достижения поставленной цели необходима целенаправленная деятельность – операция. Операция есть система целенаправленных действий, объединенных общим замыслом и единой целью. Понятие операции включает, по меньшей мере, три определяющих момента [2, 8]: управляющую деятельность человека, организующего опе-рацию на основе выбора рационального способа использования активных средств достижения цели операции; активные средства, находящиеся в распоряжении управляющего органа и используемые в операции в соответствии с выбранным способом (стратегией) управления и другие средства (системы), непосредственно взаимодействующие с активными средствами, к которым обычно относят объекты воздействия активных средств; средства, находящиеся в распоряжении других распорядителей в операции.

Операция формируется в рамках S₀-системы, которая в качестве основных компонентов содержит орган управления операцией, активные средства и объект операции (объект воздействия). По отношению к S₀-системе цель A₀ операции выступает основным системообразующим фактором как способ интеграции различных действий в единую последовательность (принцип целеобусловленности). Цель есть идеальное представление (предвосхищение) в сознании руководителя желаемого результата операции. В формализованном виде цель выражается набором некоторых параметров целеполагания Y ^ТР. Функцию целеполагания может осуществлять старшая система, в состав которой входит исследуемая. В этом случае старшая система ставит задачу, т.е. осуществляет руководство исследуемой системой. Реальный результат Y операции может не совпадать с желаемым. Под эффективностью операции понимают степень различия между реальным ее результатом Y и желаемым результатом Y ^ТР. Возможные альтернативные пути достижения цели в общем случае обладают разной эффективностью. Системный анализ рекомендует сравнивать эти пути между собой и выбирать из них лучший на основе эффективности, к которой приводит тот или иной путь (вариант действий). Поэтому эффективность операции является важной категорией системного анализа.

Управляемая подсистема представляет собой динамический объект, который изменяет свои состояния при наличии некоторых внутренних закономерностей его функционирования, под воздействием внешней среды, а также команд (управляющих воздействий), поступающих от управляющей системы (системы управления) по каналам прямой связи. Исследование операции проводится всегда с точки зрения интересов одного распорядителя (основного субъекта системы), которого называют лицом, принимающим решение (ЛПР).

Управление есть процесс формирования рационального (обо-снованного) поведения системы в операции [2, 8]. Основная цель уп-равления состоит в том, чтобы обеспечить максимальную эффективность использования активных средств в операции при достижении цели. ЛПР управляет операцией в доступных ему пределах, выбирая стратегии из допустимого множества стратегий U. Цель, стоящая пе-ред ним, является целью операции. Совокупность конкретных значе-ний параметров операции в фиксированный момент времени называют состоянием системы. Состояние S₀-системы и внешней среды в определенный момент времени называют ситуацией, или обстановкой операции. Совокупность факторов, существенно влияющих на изменение обстановки, называют условиями обстановки.

Операцию можно рассматривать как обмен, в результате которого S₀-система за приобретенную для себя пользу (полезный или целевой эффект) расплачивается некоторым количеством ресурсов, т.е. терпит определенные издержки, выражаемые, например, стоимостью этих ресурсов или затраченным временем на проведение операции. Применительно к этому эффективность операции характеризуется выгодностью для S₀-системы такого обмена. Предельно выгодный обмен характеризует потенциальную эффективность операции. Потенциальная эффективность операции, характеризуемая предельно выгодным обменом, определяется как эффективность операции при идеальном способе использования активных средств, т.е. выборе лучшей стратегии. Следовательно, потенциальная эффективность операции зависит лишь от качества активных средств. Поэтому, когда говорят об эффективности технической системы, ко-торая используется как активное средство в некоторой операции, то имеют в виду потенциальную эффективность этой операции.

В прикладных исследованиях эффективности технических систем обычно приходится решать проблемы: 1) оценки эффективности операции с использованием технической системы (проблема оценки) и 2) выбора рационального способа (стратегии) использования технических средств (систем) в операции (проблема выбора).

Эффективность операции в технике оценивается с целью решения целого круга задач, подробно рассмотренных в [2, 8].

В технике, как уже указывалось выше, проблема эффективности тесно связана с проблемой надежности технических средств. Факторы, определяющие эффективность операций в технике. Эффективность технических систем (ТС) определяется множеством различных по своей природе факторов. Под фактором понимают движущую силу какого-либо процесса (явления) или условие, которое влияет на тот или иной процесс (явление) [8]. При исследовании эффективности технических систем, как правило, выделяют три группы факторов: качество ТС, условия функционирования ТС, способы использования (применения) ТС.

В зависимости от сложности системы, цели исследования признают целесообразным введение нескольких уровней качества. Эмпирически установлены уровни качества, получившие названия: устойчивость, помехоустойчивость, управляемость, способность, самоорганизация, более подробно см. [8].

Факторы могут быть управляемыми и неуправляемыми, определенными и неопределенными. Функция принадлежности задает некоторое подмножество (подобласть) общей допустимой области изменения фактора, определяемой, например, физической природой соответствующего фактора. Очевидно, подобласть, определяемая функцией принадлежности, в некотором смысле отражает степень неопределенности фактора. Разумеется, чем меньше подобласть, оп-ределяемая функцией принадлежности, тем меньше степень неопределенности фактора. В пределе функция принадлежности, выделяющая всего одно значение фактора, переводит его в разряд определенных факторов. В отдельную группу (по степени общности) выделяют результирующие факторы, т.е. факторы, непосредственно фор-мирующие результат операции.

Показатель эффективности операции есть мера степени соответствия реального результата операции требуемому [8]. Для описания соответствия реального результата операции требуемому фор-мально вводят числовую функцию на множестве результатов операции, которую называют функцией соответствия. Введение в рассмотрение функции соответствия позволяет принять математическое ожидание этой функции в качестве показателя эффективности, т.е. в детерминированном случае функция соответствия служит показателем эффективности операции. Примеры различных форм показателя эффективности приведены в [2], а в [8] дано более подробное описание этих форм.

Критерий эффективности есть правило, позволяющее сопоставлять стратегии, характеризующиеся различной степенью достижения цели, и осуществлять направленный выбор стратегий из множества допустимых. Критерий эффективности вводится на основе определенной концепции рационального поведения.

Существуют три концепции рационального поведения систем (выработки решений): пригодности, оптимизации, адаптивизации, см. [2, 8]. Важнейшим положением, которого всегда следует придерживаться при выборе критерия эффективности операции, является согласование цели операции и критерия эффективности.