Внутренний СССР - Достаточно общая теория управления

• Название: Достаточно общая теория управления
• Автор: Внутренний СССР
• Жанр: Политика

(Постановочные материалы учебного курса факультета прикладной математики — процессов управления Санкт-Петербургского государственного университета (1997 — 2003 гг.) В настоящем издании представлена вторая редакция Достаточно общей теории управления (ДОТУ) с дополнениями и уточнениями в версии 2004 г., а также и поясняющие её материалы, включённые в Приложение. Приложение представляет собой работу “Принципы кадровой политики: государства, «антигосударства», общественной инициативы” в уточнённом и дополненном виде.

---

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 маневра 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 исполнителей (как физических, так и юридических лиц), могут быть применены так называемые «сетевые методы». Всё, что входит в теорию и практику «сетевого планирования», проистекает 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 расходования 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 рассматривается в специальной литературе [30].

Сетевые методы могут обслуживать алгоритм метода динамического программирования (о нём речь пойдёт далее в разделе 14), поскольку в некоторых иерархически многоуровневых шаговые выигрыши в методе динамического программирования могут быть получены на основе сетевых методов.

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 называть замкнутой 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 , 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 проистекает 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 рассмотрения. 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 расширительное толкование терминам «прямые» и «обратные связи», «замкнутая система».

В прошлых редакциях ДОТУ нашёл выражение расширительный 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 расширительный подход к толкованию упомянутых терминов, и потому в контексте ДОТУ следует принять определения прямых и обратных связей с подразделением их на внешние (уходящие в средy) 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 (определено по смыслу):

· для прямых связей — на основе соотнесения мощности , 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 исполнительные 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.