3.6. Цели и критерии эффективности систем управления

Общеизвестно, что любая вновь создаваемая система управления должна быть целенаправленной и обеспечить экономию общественного труда по сравнению с фактическим уровнем затрат до реализации инноваций. Проблема состоит в том как выявить и определить целенаправленность будущей системы и сопоставить уровни общественных затрат до и после ее реализации.

Цели. Цель – это осознанный образ предвосхищаемого результата на достижение которого направлены действия человека. Создаваемые системы управления должны быть всегда целенаправленными, то есть иметь определенные цели управления. Системы управления, не имеющие целей, представляют собой бесцельное блуждание. Другими словами, цель – это то, чего необходимо достигнуть в результате реализации определенных действий.

Для любой системы управления цели определяются в основном внешними факторами по отношению к этой системе. Такое положение вытекает из принятой концепции, согласно которой любая система является подсистемой системы более высокого ранга и функционирует в тесной связи с внешней средой. С точки зрения внешней среды важно то, что происходит с выходами рассматриваемой системы. В таком случае целью системы является реализация некоторого набора значений выходов Y. В пространстве выходов Y определяется область цели , которая в частном случае вырождается в точку цели. Для динамических систем состояние выходов в моментt отображает точка

Цели системы в зависимости от ее назначения задаются различными способами. Для систем разового действия, деятельность которых завершается достижением цели, требуется, чтобы достигла.

При этом в частном случае следует выполнить условие Для других систем необходимо, чтобыy(t) должна достигнуть области , а затем продолжила движение по заданной траектории

На практике достаточно часто накладывают условие ограничения:

при ограничениях:

где – целевая функция;

F – вектор-функция;

V – заданная область.

Определение цели для отдельных выходов или их группы называется частной целью. На траекторииможет быть определена предельная точка– конечная цель и ряд промежуточных целей– промежуточные цели.

В метрическом пространстве выходов системы введем понятие определенное расстояние от текущей точки, отражающей состояние системы и ее выходов в моментt, до области цели. В случае, если для на интервале (не менее заданной длинывыполняется условиетогда систему называют целенаправленной.

В системах управления с иерархической структурой каждая подсистема имеет свою цель, которая необязательно совпадает с целью всей системы в целом. Эффективное функционирование системы можно достигнуть только в том случае, если цели подсистем более низкого уровня будут согласованы с целями подсистем более высокого уровня. В связи с ветвлением системы от высших уровней к более низшим возникает иерархия целей и подчинение низших целей высшим. Выделение целей по всем подсистемам и зависимостей между ними называют деревом целей.

Главными целями для систем управления могут быть:

• рост объемов реализованной продукции;

• снижение себестоимости продукции;

• выпуск высококачественной продукции;

• выход на новые рынки сбыта продукции и др. Оптимальное управление организациями и другими хозяйствующими объектами заключается в выборе и реализации таких функций управления, которые являются наилучшими в смысле эффективности достижения поставленных целей. Тем самым предполагается, что существует множество возможных вариантов создания систем управления и свобода выбора из них наилучшего.

Критерии эффективности. При реализации систем управления весьма важным вопросом является выбор критерия их эффективности. Под критерием эффективности понимается степень достижения целей системой управления.

На практике достаточно распространенной ошибкой является то, что не делают различия между целями системы управления и критериями ее эффективности. Цели системы управления определяют ее назначение и смысл функционирования и выражают точку зрения на то, для чего создается эта система. В отличие от целей критерии эффективности дают возможность определить, хорошо или плохо работает система управления, успешно ли выполняет свои функции. Цели и критерии эффективности и их правильный выбор весьма важны как для будущей системы управления, так и для вышестоящей системы, которой подчинена нижестоящая.

Как показывает практика, чем выше уровень системы управления, тем сложнее формализовать ее цели и критерии эффективности. Это связано с тем, что вышестоящие системы приближаются к общенациональным и государственным интересам. Такая система имеет большую размерность и на нее влияют большое число факторов, которые трудно поддаются анализу и учету. Определение целей и критериев эффективности до настоящего времени является все еще творческим процессом, который зависит от опыта и интуиции специалистов, занимающихся вопросами создания систем управления и оценки их эффективности.

Критерии эффективности при их выборе и определении должны удовлетворять следующим условиям:

• реально измерять эффективность систем управления;

• количественно отражать эффективность систем управления числом или набором чисел;

• охватывать наибольшее количество результатов создаваемой системы управления;

• отличаться простотой, но учитывать всю полноту результатов и затрат, связанных с созданием систем управления.

В настоящее время выделяют три типа критериев эффективности систем управления: первого, второго рода и многокритериальные.

Критерии эффективности первого рода – степень достижения целей системой управления в заданной области. В том случае, если цель системы задана областью цели или точкой у*, то критерием эффективности первого рода является расстояние, определяемое в метрике пространства Y. Цель считается достигнутой, если или, где В – наперед заданная малая величина.

Критерий эффективности второго рода – оценка эффективности на некотором заданном пути достижения цели. Он определяется как некоторая функция при дополнительных ограничениях. Экстремальное значениеf определяет наилучшую (в смысле f), траекторию движения системы к целям. С помощью такого критерия можно сравнивать и оценивать различные изменения состояний системы. Следует отметить, что критерий второго рода по отношению к критерию первого рода является вторичным, второстепенным, поскольку главное для системы управления является достижение целей.

Многокритериальные оценки эффективности – независимые, самостоятельные критерии эффективности. Для многих сложных систем управления выбрать критерии эффективности первого и второго рода, представляющие собой скалярные критерии, не представляется возможным. В этом случае используются векторные критерии, обеспечивающие выбор функций управления, оптимальных по Парето. Множество функций управления, оптимальных по Парето, включают в себя фактически не сравнимые по скалярным критериям функции управления, то есть такие, о которых нельзя сказать, какие из них являются наилучшими.

В этом случае применяются многокритериальные оценки эффективности систем управления с выделением наиболее лучших и наименее эффективных функций управления.

Исходя из основных достижений экономики, разработки методологии создания систем управления, уровня развития СВТ, организационных процессов, программного, математического и других видов обеспечения, критериями эффективности создаваемых систем управления могут в основном служить:

• максимум чистого дисконтированного дохода (прибыли);

• максимум роста объемов реализуемой продукции;

• минимум себестоимости продукции;

• максимум внутренней нормы рентабельности;

• минимум срока окупаемости инвестиций и др.

В тех случаях, когда трудно отдать предпочтение какому-либо критерию, используют многокритериальный подход, с помощью которого определяют оптимальное соотношение эффективности путей и степени достижения системой цели. Необходимым условием возможности использования многокритериального подхода является измерение эффективности пути в одинаковых единицах или наличие способа приведения к этому условию.

Nв

• Автоматизация управления заключается в замене физического и умственного труда человека, затрачиваемого на управление механизмами и машинами, обеспечивающих выполнение определенных управленческих работ с заданной производительностью и качеством, а также созданием систем автоматического управления.

• АИСУ – человеко-машинная система управления, обеспечивающая автоматизированный процесс получения и переработки информации, выработки управляющих воздействий, необходимых для оптимизации управления в различных сферах деятельности человека. Такие системы управления всегда создаются для конкретных управляемых объектов и носят на себе отпечаток их индивидуальности.

• Теоретической основой автоматизации управления является совокупность базовых научных теорий, которые используются в той или иной мере при создании автоматических или автоматизированных информационных систем управления. В первую очередь к ним относятся кибернетика во всех ее видах и соприкасающиеся с ней математические теории.

• Классификация АИСУ представляет собой по существу систематику будущих систем управления, в которых выделяются основные определяющие звенья. Большая разноплановость управляемых объектов в государстве, народном хозяйстве и видов процессов управления делают задачу распределения АИСУ по классам достаточно сложной. Тем не менее построение стройной классификации АИСУ позволяет определить методы проектирования будущей системы управления, решения задач и их комплексов.

• Под задачей понимается предписанная работа, совокупность работ или часть работы, которые должны быть выполнены заранее установленным способом в установленные сроки.

• Комплексы задач – совокупность информационно взаимоувязанных задач, сгруппированных по определенному признаку и направленных на достижение поставленных целей.

• Опыт разработки и реализации ИАИСУ позволяет сделать вывод о том, что ИАИСУ, присутствующие на российском рынке, условно можно отнести к трем группам:

• «коробочная» продукция, которая характеризуется жестко заданным набором функций, не подлежащих изменениям и дополнениям;

• системы, которые можно настраивать по изменяющимся функциям за счет изменения параметров;

• системы, разрабатываемые под индивидуального заказчика.

• Пространственная интеграция обеспечивает объединение элементов и подсистем ИАИСУ на одном уровне иерархии управления.

• Организационная интеграция создает возможности для рационального сочетания управленческой деятельности различных уровней создаваемых ИАИСУ.

• Информационная интеграция обеспечивает единую систему сбора, переработки и выдачи информации о состоянии объекта управления.

• Техническая интеграция представляет собой создание принципиально нового комплекса технических средств (КТС), который объединяет в единое целое технические средства локальных АИСУ, с помощью которых осуществляется эффективное функционирование ИАИСУ.

• Функциональная часть ИАИСУ отражает состояние целей и управляющих воздействий локальных АИСУ и включает в себя весь комплекс экономических, математических, организационных, информационных, технических, программных и лингвистических методов, обеспечивающих решение комплексов задач всей системы

• Процесс управления сложными иерархическими многоуровневыми системами невозможен без применения информации, которая не может быть выражена количественно. Это семантическая информация, не имеющая количественного выражения, но обладает определенным количественным смыслом.

• Принцип системного (комплексного) подхода основывается на системном анализе как управляемого объекта, так и внешней среды. Это означает, что должны быть определены цели и критерии эффективности управляемого объекта и осуществлена структуризация, определяющая весь комплекс вопросов, которые следует решить.

• Создание в современных условиях ИАИСУ отождествляется не только с автоматизацией выполняемых отдельных функций управления (задач и их комплексов) с помощью СВТ, но и с критическим анализом и выбором структуры и принципов управления. Одним из главных направлений в области совершенствования систем управления является их проектирование с уже заранее определяющими основными свойствами.

• Эвристические методы синтеза структур управления состоят в определении и анализе целей системы управления, функциональном анализе, проведении аналогий, экспертных оценках, организационном моделировании и базируются на предшествующем опыте.

• Формализованные методы синтеза структуры систем управления основываются на применении математических методов и моделей с использованием количественных зависимостей между параметрами структуры и характеристиками системы управления.

• Цели. Цель – это осознанный образ предвосхищаемого результата на достижение которого направлены действия человека.

• Выделение целей по всем подсистемам и зависимостей между ними называют деревом целей.

• Критерии эффективности. При реализации систем управления весьма важным вопросом является выбор критерия их эффективности. Под критерием эффективности понимается степень достижения целей системой управления.

• Критерии эффективности первого рода – степень достижения целей системой управления в заданной области.

• Критерий эффективности второго рода – оценка эффективности на некотором заданном пути достижения цели.

• Многокритериальные оценки эффективности – независимые, самостоятельные критерии эффективности.

• Необходимым условием возможности использования многокритериального подхода является измерение эффективности пути в одинаковых единицах или наличие способа приведения к этому условию.

Литература

1. Арефьев И.Б., Кезлинг Г.Б., Кукор Б.Л. Интегрированные автоматизированные системы управления в машиностроении. – Л.: Машиностроение, 1988.

2. Автоматизированные системы управления предприятиями и объединениями / Под ред. проф. Н.А. Саломатина. – М.: Экономика, 1985.

3. Автоматизированные информационные технологии в экономике / Под ред. проф. Г.А. Титоренко. – М.: ЮНИТИ, 1998.

4. Глушков В.М. Введение в АСУ. – Киев: Техника, 1974.

5. Интегрированная система управления предприятием «М-2». – М.: Аудиторско-консалтинговая группа «ЭКУРАН»; Издательский центр АР и НА, 1999.

6. Каплан Р., Фалб М., Арбиб М. Очерки по математической теории систем. – М.: Мир, 1971.

7. Мамиконов А.Г. Основы построения АСУ. – М.: Высшая школа, 1981.

8. Месарович М., Мако Д., Такахара И. Теория иерархических систем. – М.: Мир, 1973.

9. Мескон М.Х., Альберт М., Хедоурн Ф. Основы менеджмента: Пер с англ. – М.: Дело, 1992.

10. Растригин Л.А. Современные принципы управления сложными объектами. – М.: Сов. радио, 1980.

11. Цвиркун А.Д. Структура сложных систем. – М.: Машиностроение, 1975.

12. Утеуш Э.В., Утеуш З.В. Введение в кибернетическое моделирование. – М.: Энергия, 1971.