Метасистемный подход в управлении - часть 1

Введение

О достоинствах системного подхода написано большое количество книг,

эффективность его применения доказана многочисленными примерами. Од-
нако большинство примеров касается структурированных систем (по терми-
нологии американского системного аналитика Джорджа Клира). И хотя часто
говорят об интегрированных системах (метасистемах), достаточно серьезные
исследования методологии решения типовых задач, связанных с ними, отсут-
ствуют. Данная работа призвана, в первую очередь, заполнить этот пробел.

Однако метасистема может быть определена только после того, как опи-

саны все другие типы систем, поэтому к работе приложены необходимые
сведения из системологии Дж. Клира /1/.

С другой стороны, разговор о метасистемах без привязки к предметной

области уведет в абстрактную математику. Нисколько не умаляя достоинств
этого направления, здесь будем рассматривать метасистемный подход в кон-
кретной области - в теории управления. Управление на верхних иерархиче-
ских уровнях неизбежно выходит на некоторое множество совместно рабо-
тающих систем, поэтому здесь метасистемный подход является наиболее ак-
туальным.

Метасистемы можно поделить на два больших класса: с последователь-

ным выбором лишь одной системы, функционирующей в каждый конкрет-
ный момент времени, или некоторого подмножества параллельно функцио-
нирующих. Возможна также комбинация этих двух основных классов. В со-
ответствии с этим разделением в работе рассмотрены особенности постанов-
ки и решения задач оптимального функционирования, а также типовые зада-
чи, возникающие при синтезе и управлении такими метасистемами.

В качестве практических областей применения рассмотренной методо-

логии  выбраны:  контроль  качества  готовой  продукции,  организация  меди-
цинского обслуживания, а также выбор методики оценки уровня безопасно-
сти при эксплуатации промышленных объектов. Столь разнообразный спектр
лишний  раз  подчеркивает  широту  разработанных  методов,  двумерность  со-
временной науки по выражению  Клира.

Авторы признательны рецензентам, прочитавшим рукопись и сделав-

шим массу полезных исправлений.

История зарождения науки об управлении и системах

Человек поднялся над животным миром благодаря, в первую очередь,

своей осознанной деятельности.

Деятельность становится осознанной тогда, когда ставится конкретная

цель, подбираются средства для ее достижения, осуществляются воздействия
в необходимый момент времени, в определенном месте и должной интенсив-
ности, контролируются и корректируются полученные результаты. Все это,
вместе взятое, образует процесс управления.

Исторически организованная деятельность людей потребовалась на са-

мых ранних стадиях эволюции, например, при охоте и рыболовстве. Будучи
мало осознанной, такая деятельность привела даже к созданию первых
самодействующих устройств – автоматов в виде различного рода ловушек.

Неожиданность и эффективность первых крупных результатов от орга-

низованной  деятельности  людей  привела  их  на  волне  эйфории  к  созданию
грандиозных  и  мало  для  чего  пригодных  сооружений  в  виде  пирамид.  На
найденных  при  раскопках  осколках  глиняных  египетских  сосудов
сохранились изображения  способа их постройки /2/. Большая колонна рабов
несла  тяжелую  плиту.  Впереди  этой  колонны  шли  музыканты,  которые
музыкальным  сопровождением  задавали  определенный  темп  и  ритм  рабам,
осуществляя  координацию  их  индивидуальных  усилий.  По  бокам  колонны
шли  надсмотрщики  с  палками    (стимулами),  которые  подстегивали
выбивающихся из общего темпа и ритма рабов. Позади колонны также шли
надсмотрщики,  которые  добивали  тех,  кто  не  мог  подняться.  Подобные
изображения  сегодня  можно  трактовать  как  факт  трансляции  определенных
норм  процесса  управления,  которые  по  прошествии  тысячелетий  мало
изменились.

Как и тогда, первоначально задают нечто, что позволяет координировать

совокупность индивидуальных усилий, дополнительно к этому обеспечивают
необходимое  стимулирование.  Затем  контролируют  соответствие  индивиду-
альных усилий заданным условиям. Если есть несоответствие, которое мож-
но устранить, не нарушая процесса, его устраняют (регулирование). Если об-
наруженное несоответствие не поддается регулированию, то освобождаются
от  исполнителя  или  его  заменяют.  Заметим,  что  публичное  и  неотвратимое
избиение палками выбивающихся из общего темпа и ритма служило не толь-
ко средством регулирования и ускоряло процесс выбывания «негодных» ра-
бов, но и стимулировало остальных выдерживать заданные условия процесса.
Но, скорее всего, эти нормы в те времена не воспринимались вне конкретно-
го процесса строительства пирамид и поэтому вряд ли осознавались как нор-
мы  управления,  по  крайней  мере,  мы  не  располагаем  материалами,  показы-
вающими, что у египтян существовал особый термин для обозначения фено-
мена управления.

На основании дошедших до нас исторических документов считается, что

первоначально понятие управления было сформировано греками в XI – X в.в.
до нашей эры. Оно обозначалось как «

χυβερνητιχη» (кибернетика) и озна-

чало искусство вождения кораблей, которое было жизненно важным для раз-

вития Греции. Отметим, что корабль – пентеконтера (50 – ти весельное суд-
но) – был самым сложным в то время техническим устройством, которое, как
и многие последующие технические устройства, во многом обусловило соци-
альные процессы того периода (по мнению М.С. Солодкой /2/).

Потребности в точном измерении времени, возникшие в связи с развити-

ем кораблевождения, привели к созданию такого распространенного автома-
та как часы.

Автоматизация в виде механических театров, пишущей куклы, сада с

поющими  райскими  птицами  вызывала  у  людей  восторг  и  восхищение.  И
вместе  с  тем,  самодействие  автомата  могло  вызывать  суеверный  ужас.  На-
пример, при зажигании свечи в храме открывались двери. На самом деле све-
ча нагревала сосуд с водой, которая перетекала в другой сосуд и своей тяже-
стью  с  помощью  шнура  открывала  дверь.  Непосвященному  человеку  каза-
лось, что это действуют сверхъестественные силы.

Развитие управления как науки началось с использования на производ-

стве паровых машин.

Максвеллом и Вышнеградским была развита теория регуляторов, подоб-

ных регулятору Уатта.

К концу 19 века теория управления развивалась в двух аспектах: управ-

ление государством (governmant) и управление в технических системах (con-
trol).

Появление фабричного производства вызвало необходимость науки об

управлении предприятием (management).

Отечественные ученые Сеченов, Павлов показали, что реакция живот-

ных организмов аналогична действию технических устройств (автоматов).
Завершил обобщение этих разрозненных ветвей в единой теории управления,
названной кибернетикой, Н. Винер.

Процесс управления, как осознанное достижение цели, органично требу-

ет  применения  системного  подхода,  то  есть  выстраивания  средств  достиже-
ния цели в некоторую систему. Однако лишь развитие вычислительной тех-
ники в конце 60-ых годов 20 века привело к пониманию того, что любое яв-
ление,  обращенное  в  цифры  и  введенное  в  компьютер,  приобретает  некото-
рые общесистемные черты, когда его конкретная физическая  сущность теря-
ется. С этого момента активно начал развиваться системный подход при изу-
чении любых процессов и явлений.

1 Основные понятия и определения

1.1 Основные понятия системного анализа

Основы теории систем являются наиболее общими и развились в резуль-

тате интеграции знаний многих наук. Такие понятия, как система, структура,
среда, состояние, информация, управление приобрели статус общенаучных
/3/.

Под системой первоначально будем понимать совокупность взаимосвя-

занных  элементов,  каждый  из  которых  связан  с  элементами  системы  более
тесно, чем с элементами, не входящими в систему и объединенными в каче-
стве  внешней  среды.  Система  может  выделяться  исследователем  из  окру-
жающего  мира  в  соответствии  с  поставленной  целью  либо  создаваться  для
достижения некоторой цели.

Такое определение, хотя и не является строгим, все же позволяет отте-

нить два следующих понятия, возникающих при синтезе системы: необходи-
мость элементов системы и их достаточность (полноту). Первое означает,
что в систему включены элементы, только самые необходимые, без которых
ее функционирование невозможно. Второе – что включенных в нее элемен-
тов достаточно и не нужны другие, слабо связанные с ней.

С другой стороны, система должна обладать некоторым «системным»

свойством, не возникающим от обычного сложения свойств составляющих ее
элементов, то есть эмерджентностью. Например, отдельные детали двига-
теля внутреннего сгорания являются пассивными элементами, а собранные
вместе образуют активный элемент – двигатель, обладающий свойством со-
вершать механическую работу.

1.2 Основные понятия теории управления

В данной работе рассматриваются особенности системного подхода

применительно к управлению технологическими процессами. В связи с этим
обсудим ряд относящихся сюда понятий.

Любой технологический процесс осуществляется рабочими операциями

и операциями управления. Соответственно замена человека в рабочих опера-
циях называется механизацией, а замена человека в операциях управления
называется автоматизацией /4/.

Как видим из определения, в основе автоматизации лежит процесс

управления.

Управление есть целеобусловленное, целеподчинённое субъектно-

объектное взаимодействие, в результате которого достигается в той или иной
степени цель субъекта.

Главным в процессе управления является цель. Цель – это желаемый

мысленный конечный результат. Если есть цель, то начинается управление,
нет цели - не может быть и управления. Цель - первична, она - основопола-

содержание .. 1 2 3 ..