<<
>>

2.1. Типовые представления при исследованиях систем управления

Типовые представления сложных систем и их систем управления - это минимальный объем информации об объекте и ее системе управления, позволяющий корректно решать задачи их исследования выбранными методами.

Исследователь должен обладать определенной информацией о функциях, структуре, параметрах и других характеристиках субъекта и объекта управления. Уже отмечалось, что информацией могут считаться только те данные, которые снимают неопределенность в знании о субъекте и(или) объекте с точки зрения конкретной задачи менеджмента.

Другие данные могут быть своеобразным «шумом» и способны не только затруднить исследования, повысить их стоимость, но и привести к неверному выводу, прогнозу.

Без типовых представлений процессов, объектов или субъектов исследование невозможно. Осознано или неосознанно их используют во всех отраслях науки, практики. Это многофункциональный инструмент исследования. Типовые представления находят применение в качестве:

- «формы» («оболочки») на этапе сбора информации для проведения исследований. При отсутствии необходимой информации невозможно проводить исследование систем управления. Это связано, в частности, с тем, что для каждого из методов, типов моделей, используемых для контроля, диагностики проблемы, прогнозирования и планирования требуется определенный объем информации об объекте, предмете исследования. При отсутствии этой информации исследование с применение конкретного метода просто не возможно;

- основы метода исследования, так, например, при контроле и диагностике они могут определять последовательность исследования отдельных частей целого;

- основы проверки истинности результата исследования. Два типовых представления одного объекта могут позволить получить искомый результат различными методами и провести их сравнение (прямую верификацию);

- информационной базы, основания для проведения исследований по аналогии;

- информационной основы проведения сравнительных исследований систем управления на различных иерархических уровнях (функции, структура, элементы, связи) и др.

Исследователю приходится искать компромисс между двумя рисками: первый - отбросить полезную информацию; второй - понести излишние затраты времени и средств на обработку данных, информацией не являющихся.

В процессе анализа исследуемых объектов и процессов типовое представление может быть основой, которая позволяет использовать принцип аналогичности (т. е. постоянную ориентацию

на объект-аналог с известной исследовательской моделью). Без некоторой типизации представлений объектов исследования и объекта, рассматриваемого в качестве аналога, это не возможно.

Кроме того, типовые представления открывают возможность применять при исследовании и моделировании некоторый абстрактный типовой аналог с унифицированным набором исходных данных и связанных с ним приемов диагностики и прогнозирования. Это, с одной стороны, позволяет обеспечить достаточность информации для диагностики проблемы и исследования состояний объекта управления, а с другой стороны, - минимизировать объем используемых данных.

Каждое типовое представление связано с некоторым конечным множеством математических и методических приемов анализа и прогнозирования.

Практическая польза типовых представлений состоит в сокращении затрат на выбор метода исследования, прогнозирования, разработку прогнозной модели, выбор метода планирования эксперимента и др. Типовое представление позволяет сократить или избежать затрат на разработку серии гипотетических поисковых (предварительных) моделей. Оно обеспечивает неразрывность процесса предмодельных исследований и структуризации информации при подготовке диагностической или прогнозной модели в исследованиях.

Типовые представления можно разделить на два класса: кибернетические, то есть абстрагирующееся от структуры представляемого объекта, и не кибернетические, то есть учитывающие структуру объекта.

Основные требования к объему информации при типизации представлений субъектов, объектов и процессов:

1) достаточность для разработки модели и решения поставленной задачи;

2) минимальный объем информации (минимальная размерность модели).

Наиболее часто при диагностике проблемы, прогнозировании и решении задач технико-экономического анализа используют следующие, отражающие структуру объекта типовые представления:

• функционально-декомпозиционное представление;

• представление в виде контуров обслуживания;

• агрегативно-декомпозиционное;

а также не учитывающее структуру представление в виде модели «параметр - поле допуска» кибернетического типа.

Функционально-декомпозиционное представление 121.

Такое представление следует за предметным описанием. Исходя из располагаемой на ранних этапах разработки информации, в него целесообразно включить сведения об условиях и целях функционирования, то есть о выполняемых функциях. При таком представлении узловым является понятие «функция сложной системы».

Выделяют три типа таких функций. Обозначим {F} - конечное множество функций ОПС, выделив в нем три непересекающихся подмножества: {F} - подмножество функций цели; {FY} - подмножество функций адаптации; {Fv} - подмножество функций живучести.

Функцией цели F, назовем однозначные отображение i-того элемента К-разбиения множества условий эксплуатациив соответствующий элемент Рi множества {Р} целей функционирования:

Перечень функции цели системы удобно задавать в виде таблицы функциональных отображений. В первом столбце таблицы функциональных отображений помещают номера функций цели, во втором - формальное описание i-того элемента К-разбиения множества условий эксплуатации, в третьем - описание i-той цели функционирования. В четвертом столбце может помещаться время реализации функций цели.

В предметном смысле функция цели агрегирует все то, что должна сделать система для достижения цели функционирования и то, с какими параметрами она должна это сделать. В процессе работы системы любая из функций может принимать два значения: 1 - при нормальном функционировании, О-в противном случае.

Кроме того, могут изменяться условия функционирования или состояния системы вследствие отказа подсистем.

Функцией адаптации FijY назовем отображение изменения условий функционирования в изменение цели функционирования:

где: t - момент изменения условий функционирования;

tц - интервал времени системного выбора цели системы, соответствующей условиям функционирования;

tp - интервал времени реконфигурации функции цели .

условия функционирования системы могут изменяться естественным образом, например погодные, и в результате случайных или умышленных действий человека, например, рыночных стратегий конкурентов.

Функцией живучести назовем отображение изменения состояния системы вследствие отказа или повреждения подсистем в изменение цели ее функционирования:

в общем случае:

где: Т, Тц, Тр -обозначения, аналогичные ранее введенным.

Подмножества функций адаптации и живучести могут быть заданы в виде квадратных таблиц, номера строк и столбцов которых соответствуют номерам функций цели.

В пересечении строки и столбца проставляют «+1» (или параметры агрегата, обеспечивающего переход), если возможен переход от выполнения функции цели с номером строки к выполнению функции цели с номером столбца, и «О» - в противном случае. Названные таблицы функций адаптации и живучести задают отношения достижимости функций цели по условиям применения и живучести, соответственно.

В таблице функциональных портретов (таблице функций и элементов) фиксируют участие подсистем в реализации определенных функций цели системы. Номера строк этой таблицы соответствуют номерам функций цели, а номера столбцов -номерам подсистем.

В пересечении строки и столбца проставляют «+1», если подсистема участвует в реализации функции цели с номером строки и «-1» - в противном случае.

Вместо «+1» могут проставлять характеристики подсистемы, важные с точки зрения задачи исследования. Например, могут проставлять занимаемые площади и(или) объем финансирования системы. Пример фрагмента таблицы функциональных портретов (функции и элементы) гипотетического бизнес центра приведен в таблице 2.1.

Таблица 2.1. Фрагмент таблицы функциональных портретов (функции и элементы) гипотетического бизнес-центра.

ФУНКЦИИ ЭЛЕМЕНТЫ
ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПЛОЩАДИ ГРУЗОВЫЕ АВТОМОБИЛИ ЛЕГКОВЫЕ АВТОМОБИЛИ
1 Выставочная торговля 500 м2 2000м2 2 2
2 Офисный центр 350 м2 м - -
3 Гостиничное обслуживание _ 500 м2 5
4 Презентации +

пресс-конференции + переговоры

- 650 м2 - 1
5 рассчетно-

кассовое

обслуживание

- 500 м2 1

В состав функционально-декомпозиционного представления может включаться и другая информация о системе, необходимая для решения поставленных задач исследования, прогнозирования.

Например, кроме перечисленных характеристик, в функционально-декомпозиционное представление может входить модель изменения важнейших параметров, а также допущения в свойствах системы.

Основными преимуществами такого представления являются: относительно небольшой объем исходной информации и возможность выделения элементов (или групп оборудования), которые отвечали бы за осуществление переходов от выполнения одной функции к другой, а также простота выделения действий, необходимых для этого. Такие свойства типового представления позволяют проводить анализ сверхсложных систем, систем на начальных стадиях разработки, при экспресс-анализе вариантов развития и операций.

Представление в виде контуров обслуживания /3/.

Контуром обслуживания называют набор взаимосвязанных элементов, функционирование которых направлено на реализацию алгоритма решения задач управления одним из процессов в системе. При использовании многоконтурного подхода объект управления рассматривается в виде взаимосвязанной совокупности технологических процессов, заданных графом G(J,I~), где: J - множество процессов, Г - множество технологических связей между J.

Задают структуру многоконтурной системы так:

S = { Sа, Sф, Sи, Sт, Sтп };

Sа - алгоритмическая,

Sф - функциональная,

Sи - информационная,

ST- техническая,

Sтп - топологическая структура.

Они определяют, соответственно, взаимосвязанные наборы алгоритмов решения задач управления, функции информационных массивов, технических средств для выполнения функций контуров управления и обеспечения связи между ними.

Каждая из функций цели или(и) функций адаптации и живучести сложной системы могут быть представлены в виде некоторой совокупности контуров обслуживания.

Агрегативно-декомпозиционное представление /4/.

При этом рассматривается абстрактная схема функционирования сложной системы, центральным звеном которой является агрегат. Представление агрегата изображено на рис.2.1.

В каждый момент времени t, принадлежащий интервалу

агрегат находится в одном из возможных состояний Z(t).

Рис.2.1. Представление системы в виде агрегата.

Состояние агрегата в фиксированный момент времени I > to определяется предыдущим состоянием и управляющим воздействием g (Т) в соответствии с оператором переходов Н с использованием зависимости:

Z(t) = H [Z(to), g(t)].

Агрегат имеет входные контакты. На них поступают входные сигналы x(t), которые в соответствии с оператором выходов G преобразуются в выходные сигналы y(t):

y(t) = G [Z(t), x(t)].

Агрегатное представление наиболее наглядно и поэтому наиболее часто используется в настоящее время. В качестве агрегата рассматривают станок, группу оборудования, производственные цеха, организацию в целом. При большом числе агрегатов такое представление становится труднообозримым.

Эти типовые представления образуют некоторую иерархию, чем-то напоминающую известную игрушку - «матрешку»: функция сложной системы включает в себя соответствующий набор контуров обслуживания, а каждый из контуров обслуживания состоит из некоторой совокупности соединенных определенным образом агрегатов.

Каждая из функций цели или(и) функций адаптации и живучести сложной системы может быть представлена в виде некоторой совокупности контуров обслуживания. Принципиальным отличием функционально-декомпозиционного представления является возможность выделить как контуры целевого управления, так и контуры управления адаптацией и живучестью. Это, в частности, может позволить исследовать взаимосвязанные (каскадные) отказы, возможность шпионажа с использованием компьютерных сетей, хакерства и в других задачах.

Пример. Функция цели гипотетического ВУЗа - подготовка экономистов — может быть представлена в виде совокупности контуров: управления набором студентов (деканат - приемная комиссия - кафедры), управления качеством подготовки

специалистов (деканат - кафедра - учебно-методическое управление ВУЗа - редакционно-издательский отдел), контур диспетчирования занятий (бюро расписаний - деканат - кафедра), контур управления профессорско-преподавательским составом (отдел кадров - кафедра - деканат - институт повышения квалификации ВУЗа) и др.

Контур управления набором студентов включает агрегаты: деканат - приемная комиссия - кафедры. Контур управления качеством подготовки специалистов включает: деканат - кафедра - учебно-методическое управление ВУЗа - редакционно-издательский отдел. Контур диспетчирования занятий включает: бюро расписаний - деканат - кафедра и др.

Агрегат (высшего уровня иерархии) - кафедра - состоит из агрегатов низшего уровня: преподавателей, технического персонала, оргтехники, помещений, мебели и др.

Кибернетическое представление в виде модели «параметр - поле допуска» /5/ часто используют для контроля элементов, а совокупности контрольных операций элементов -в диагностических исследования систем управления.

При таком представлении считают, что система (объект или субъект) управления или исследования обладает определенными выходными параметрами. Совокупность значений этих параметров Пi ( t ), i = 1 , ... , n определяет работоспособность системы.

Условие работоспособности соответствующего объекта исследования, его элементов имеет вид:

ПiH(t)

<< | >>
Источник: Глущенко В.В., Глущенко И.И.. Исследование систем управления: социологические, экономические, прогнозные, плановые, экспериментальные исследования: Учеб. Пособие для вузов. - г. Железнодорожный, Моск. обл.: ООО НПЦ «Крылья», - 416 с.. 2004

Еще по теме 2.1. Типовые представления при исследованиях систем управления:

  1. 3.2. Разработка концепции исследования систем управления
  2. 4.1. Структуризация методов исследования систем управления
  3. 4.5. Социологические исследования систем управления и социально-экономическое экспериментирование
  4. 3.2. Разработка концепции исследования систем управления
  5. 4.1. Структуризация методов исследования систем управления
  6. 4.3. Тестирование в исследовании систем управления
  7. Темы индивидуальных заданий по дисциплине «Исследование систем управления»
  8. 1.3. Объект, предмет, практическая формула диалектического подхода к исследованию систем управления
  9. 1.5. Классификация исследований систем управления
  10. 1.8. Анализ данных при исследовании систем управления
  11. 2.1. Типовые представления при исследованиях систем управления
  12. 2.6. Оценка безопасности при исследовании систем управления
  13. 2.10. Социологические исследования систем управления
  14. Прогнозные и плановые исследования систем управления
  15. 5.1. Исследования систем управления методами финансового анализа и бюджетирования
  16. 5.2. Исследования систем управления на основе данных бухгалтерского учета и аудита
  17. 5.3. Бухгалтерский баланс как типовое представление объекта исследования
  18. 5.4. Особенности исследования систем управления на основе данных финансового бухгалтерского учета
  19. 5.7. Аудит как метод исследования систем управления