4. Методология системного анализа. Управление. Пять компонентов управления. Семь типов управления.

Исходным является определение управления как целенаправленного воздействия на систему.

В процесс управления вовлечены составляющие его компоненты.

Пять компонентов управления

Первым компонентом управления является сам объект управления, управляемая система.

Вторым обязательным компонентом системы управления является цель управления. В понятие цели входит не только конечное желаемое состояние системы (T*,Y*), но и весь желаемый путь к ней Y*(t)

Управляющее воздействие U(t) есть третий компонент управления. Тот факт, что входы и выходы системы связаны между собой некоторым соотношением Y(t)=S[V(t), U(t)], позволяет надеяться на то, что существует такое управляющее воздействие U*(t), при котором на выходе реализуется цель Y*(t):

Модель системы становится четвертой составляющей частью процесса управления

Конечно, поиск управления на модели тоже требует потерь (расходы на процесс моделирования), но эти потери несравнимо меньше тех, которые мы понесли бы, ища нужное управление на самой системе.

Все действия, необходимые для управления, должны быть выполнены.

Данная функция возлагается обычно на специально создаваемую для этого систему (пятую составляющую часть процесса управления), называемую блоком управления или системой (подсистемой) управления, управляющим устройством и т.п.

В реальности блок управления может быть подсистемой управляемой системы (как заводоуправление — часть завода, автопилот — часть самолета), но может быть и внешней системой (как министерство для подведомственного предприятия, как аэродромный диспетчер для идущего на посадку самолета).

Семь типов управления

После подачи на управляемый вход системы найденного воздействия Um*(t) система выдаст некоторый выходной процесс Y(t): Y(t) = S[V(t), Um*(t)], являющийся преобразованием входов оператором системы S. При этом возможны различные исходы, требующие различных действий по управлению системой. Это и порождает различные типы управления.

Первый тип управления — управление простой системой, или программное управление. Начнем с самого желательного случая — когда подача на вход системы S воздействия Um*(t), обеспечивающего цель Y*(t) на выходе модели Sm, приводит к такому же результату

и на выходе управляемой системы S. Это означает, что наша модель Sm оказалась адекватной, так как система S послушно отработала за данную цель. В этом случае систему S будем называть простой. Простота системы есть следствие адекватности модели. Управляющее

воздействие Um*(t) в этом случае называется программой, а данный тип управления — программным управлением.

Второй тип управления — управление сложной системой. Рассмотрим другой крайний случай — когда на найденное на модели управляющее воздействие Um*(t) система откликается вовсе на так, как модель, Y(t) не совпадает с Y*(t). Обозначим эту ситуацию соответствующей терминологией. Начнем с констатации факта, что имеющаяся у нас модель не позволила достичь цели; наша модель Sm неадекватна. Система S ведет себя неожиданным для нас образом, не подчиняется нашему управлению.

Будем называть такую систему сложной. Причиной сложности системы при таком подходе оказывается неадекватность ее модели Sm.

Подчеркнем, что мы ввели специальное определение сложности. Есть много других определений; некоторые из них связывают понятие сложности с многокомпонентностью, разнокачественностью компонент; многомерностью компонентов управления и т.д. Мы будем употреблять термин «сложный» только в смысле недостаточности информации об управляемом объекте. С этой точки зрения сложность — это не свойство системы, а свойство тех, кто смотрит на систему.

Очевидно, что управление сложной системой сводится к добыванию недостающей информации о системе и последующему использованию этой информации для очередного акта управления. Это означает, что мы должны совершенствовать модель системы, повышать

ее адекватность. Итак, алгоритм управления сложной системой таков. Во-первых, алгоритм имеет циклический, повторяющийся характер. С каждым циклом i m S улучшается, становится более адекватной, что повышает эффективность управления, уменьшает сложность системы. В некоторых случаях удается сложную систему превратить в простую за конечное число шагов.

Сам алгоритм управления сложной системой получил название метода проб и ошибок. Из-за этого названия некоторые путают его с «методом тыка». Кардинальное различие между ними заключается в том, что нужное воздействие ищется не на самой системе (это и есть «метод тыка»), а на модели системы, корректируемой по ходу управления.

Третий тип управления — управление по параметрам, или регулирование. Рассмотрим теперь случай, промежуточный между первыми двумя. Подав Um*(t), мы можем наблюдать, что поначалу система идет по желаемой траектории Y*(t), но через некоторое время обнаруживается расхождение между Y(t) и Y*(t). Конечно, это значит, что модель не совсем точна. Но есть возможность внести изменения в саму систему. Первая возможность —изменение параметров системы, не изменяя ее структуры. Параметр

изменяется так, чтобы система вернулась на целевую траекторию, и при дальнейших отклонениях Y(t) от Y*(t) это действие повторяется.

Для реализации этого типа управления нужно выполнять следующие функции:

1) держать в памяти опорную траекторию Y*(t);

2) следить за реальной траекторией Y(t);

3) обнаруживать текущее различие между Y(t) и Y*(t);

4) вырабатывать, определять, вычислять корректирующее, до_

полнительное к Um*(t), воздействие на параметр(ы) системы;

5) исполнять это воздействие на системе, возвращая ее на опор_

ную траекторию.

Четвертый тип управления — управление по структуре. Когдасистема так быстро и так далеко отклоняется от целевой траектории,что не может быть возвращена на нее изменением параметров, переднами два выхода: пессимистический и оптимистический. Пессимистический означает смирение перед невозможностью достичь конечную цель, иногда — гибель. Оптимистический связан с признаниемфактов и предпринятием попытки всетаки достичь (T*,Y*). Фактомявляется то, что эта цель недостижима для существующей системы.

Но, может быть, она достижима для другой системы?Изменим в момент Ts структуру системы, создавая темсамым новую систему, с надеждой прибыть в точку (T*,Y*) хотя быи по другой траектории Ys*(t). Такое управление и называется управлением по структуре.

Пятый тип управления — управление по целям. Выход снова видится не в безнадежном опускании рук, а в том, чтобы признать факти сделать оптимистический вывод. Факт теперь состоит в том, чтоникакое использование имеющихся ограниченных средств не можетреализовать желаемое состояние: данная цель в данных условиях недостижима.

Остается сменить цель, понизив уровень притязаний, переориентироваться на достижимые сроки и (или) другие параметры конечного состояния. Это и есть пятый способ управления — управлениепо целям.

Шестой тип управления — управление большими системами.

Два первых типа основаны на совершенствовании модели системы, третий и четвертый — на изменении самой системы, пятый — на смене цели. Существует еще один фактор, влияющий на качество управления и требующий нового способа управления. Это своевременность

управляющего воздействия. «Поезд уже ушел», «После драки кулаками не машут», «Силен задним умом», «Остроумие на лестнице» —так отображает народный фольклор факт бесполезности запоздалого решения, даже самого лучшего во всех остальных смыслах.

Запаздывание с выбором наилучшего из возможных решенийвызывается тем, что для оценки каждого из них нужно «проиграть»его на модели системы, а это требует определенного времени. Время же, отпущенное на выработку решения, может быть ограничено:о истечении этого времени управление теряет смысл. Управлять_то надо в реальном масштабе времени, а моделировать управление —в ускоренном.

Может оказаться, что время, требующееся для нахождения оптимального решения, превосходит предельно допустимое для исполнения управляющего вмешательства. Тогда сама возможность найти оптимальное решение становится ненужной. А управлять то необходимо! Систему, для нахождения оптимального воздействия на которую достаточно информационного ресурса (модель адекватна), но недостаточно времени, будем называть большой системой, в противном случае — малой.

Поэтому первый, самый эффективный способ управления большой системой — превратить ее в малую, ускорив процесс моделирования. Часто для получения слабого, но быстрого решения идут на различные упрощения модели (сокращение размерности, линеаризацияи другие упрощающие аппроксимации, округление точных чисели т.д.). Это вынужденные выходы из затруднительного положения для руководителя, действующего при дефиците времени. Иногда, правда, за этим скрывается неумение работать лучше…

Седьмой тип управления.

Но в реальной жизни встречается еще одна ситуация — когда управлять текущими событиями приходится, но конечная цель непостижима, неизвестна.

Как же управлять, если отказаться от возможности объективноконкретизировать конечную цель? Так мы выходим на седьмой тип управления — управление при отсутствии информации о конечной цели. При неопределенности конечной цели следует неопределеность и траектории движения к ней. А ведь управляющие воздействияпри любом типе управления направлены на то, чтобы двигаться поэтой траектории с максимально достижимой близостью к ней. Это стремление в данной ситуации можно реализовать по крайней мередвумя способами.

Первый способ состоит в том, чтобы дать субъективное, априорное определение конечной цели, а дальше действовать по предыдущим схемам

Имеется, однако, другой подход к управлению при невозмож_ности явно определить конечную цель, но есть надежда, что она все_таки существует. Если это так, то должна существовать и траектория

продвижения к ней. Она тоже неизвестна, но можно пытаться иссле_довать ближайшую окрестность вокруг текущего состояния и опре_делить наиболее предпочтительное направление следующего шагав пределах этой окрестности. Затем сделать этот шаг и действоватьв дальнейшем так же.

Классификация типов управления не может быть абсолютной и универсаль_ной (как, впрочем, и всякая классификация). Являясь моделью, онаупрощенно описывает разнообразие реальных вариантов управле_ния.

5. Технология системного анализа. Условия успеха системного исследования. Этапы системного исследования: фиксация проблемы, диагностика проблемы, составление списка стейкхолдеров, определение проблемного месива.

В соответствии с системными представлениями переход из состояния проблемной ситуации в состояние желаемой конечной цели — решения проблемы — должно осуществляться системно, упорядоченно, путем последовательного выполнения определенных шагов. При этом каждый этап тоже имеет свою структуру из более мелких шагов, которую следует соблюдать достаточно строго — ее нарушение может отрицательно повлиять на качество результата одного этапа и, следовательно, всего процесса в целом. Кроме того, на каждом этапе существуют опасности совершить ошибку или попасть в «ловушку»; необходимо знать о возможности совершения таких неудачных действий и пользоваться приемами для того, чтобы их избежать.

Технология прикладного системного анализа и есть изложение всего этого алгоритма с описанием всех особенностей каждого этапа. Придя к системному аналитику со своей проблемой, которую не смог решить сам, клиент инициирует процедуру анализа. Аналитик возьмется за работу по решению любой проблемы, но только на определенных условиях. Эти условия абсолютно необходимы (хотя и недостаточны) для успеха. Без их наличия опытные

аналитики просто не берутся за работу. Перечислим эти условия, хотя полностью их смысл и необходимость станут понятными позже, после ознакомления с определенными моментами и тонкостями технологии.

Условия успеха системного исследования:

1) гарантия доступа к любой необходимой информации (при этом аналитик со своей стороны гарантирует конфиденциальность);

2) гарантия личного участия первых лиц организаций — обязательных участников проблемной ситуации (руководителей проблемосодержащих и проблеморазрешающих систем);

3) отказ от требования заранее сформулировать необходимый результат («техническое задание»), так как улучшающих вмешательств много и заранее они неизвестны, тем более — какое будет избрано к осуществлению.

Этап первый. Фиксация проблемы

Задача этого этапа — сформулировать проблему и зафиксировать ее документально.

Формулировка проблемы вырабатывается самим клиентом; дело аналитика — выяснить, на что жалуется клиент, чем он недоволен. Это и есть проблема клиента так, как он ее видит. При этом следует стараться не повлиять на его мнение, не исказить его. В беседе лучше не подавать реплик типа «Я согласен (не согласен) с вами», а «Я вас слушаю». (Кстати, этого правила нужно придерживаться и при интервьюировании на последующих этапах: ведь нам требуется информация не от аналитика, а от тех, с кем он беседует.) Самой грубой ошибкой на этом этапе было бы тут же заняться решением поставленной проблемы.

Этап второй. Диагностика проблемы

Какой из способов решения проблем применить для решения данной проблемы, зависит от того, выберем ли мы воздействие на самого недовольного субъекта или вмешательство в реальность, которой он недоволен (возможны случаи, когда целесообразно сочетание обоих воздействий). Задача данного этапа и состоит в том, чтобы поставить диагноз — определить, к какому типу относится проблема.

Этап третий. Составление списка стейкхолдеров. Нашей конечной целью является осуществление улучшающего вмешательства. Каждый этап должен на шаг приблизить нас к нему, но надо специально заботиться, чтобы этот шаг был именно в нужную, а не в другую сторону. Для того чтобы впоследствии учесть интересы всех участников проблемной ситуации (а именно на этом основано понятие улучшающего вмешательства), необходимо сначала узнать, кто же вовлечен в проблемную ситуацию, составить их список. При этом важно непропустить никого: ведь невозможно учесть интересы того, кто нам неизвестен, а неучет кого либо грозит тем, что наше вмешательство не будет улучшающим. Таким образом, список участников проблемной ситуации должен быть полным.

Этап четвертый. Выявление проблемного месива

Стейкхолдеры имеют интересы, которые нам предстоит учесть. Но для этого их необходимо знать. Пока же мы имеем лишь список обладателей интересов. Первая порция информации, которую необходимо получить о стейкхолдере, — это его собственная оценка ситуации, проблемной для нашего клиента. Она может быть разной: у кого то из стейкхолдеров могут быть свои проблемы (оценка отрицательна), ктото вполне удовлетворен (оценка положительная), другие могут нейтрально относиться к реальности. По сути, мы должны выполнить работу, которую делали на первом этапе с клиентом, но теперь с каждым стейкхолдером в отдельности.