Достаточно Общая Теория Управления: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

В теории управления возможна постановка всего двух задач.

· Первая задача: мы хотим управлять объектом в процессе его функционирования сами непосредственно. Это задача управления.

· Вторая задача: мы не хотим управлять объектом в процессе его функционирования, но хотим, чтобы объект — без нашего непосредственного вмешательства в процесс — самоуправлялся в приемлемом для нас режиме. Это задача самоуправления.

Для осознанной постановки и решения каждой из них и обеих задач совместно (когда одна сопутствует другой) необходимы три набора информации:

Вектор целей управления (едино: самоуправления, где не оговорено отличие), представляющий собой описание идеального режима функционирования (поведения) объекта. Вектор целей управления строится по субъективному произволу как иерархически упорядоченное множество частных целей управления, которые должны быть осуществлены в случае идеального (безошибочного) управления. Порядок следования частных целей в нём — обратный порядку последовательного вынужденного отказа от каждой из них в случае невозможности осуществления полной совокупности целей. Соответственно на первом приоритете вектора[4] целей стоит самая важная цель, на последнем — самая незначительная, отказ от которой допустим первым.

Одна и та же совокупность целей, подчинённых разным иерархиям приоритетов (разным порядкам значимости для управленца), образует разные вектора целей, что ведёт и к возможному различию в управлении. Потеря управления может быть вызвана и выпадением из вектора некоторых объективно необходимых для управления процессом целей, и выпадением всего вектора или каких-то его фрагментов из объективной матрицы возможных состояний объекта, появлением в векторе объективно и субъективно взаимно исключающих одна другие целей или неустойчивых в процессе управления целей (это всё — различные виды дефективности векторов целей). Образно говоря, вектор целей — это список, перечень того, чего желаем, с номерами, назначенными в порядке, обратном порядку вынужденного отказа от осуществления каждого из этих желаний.

Вектор (текущего) состояния контрольных параметров, описывающий реальное поведение объекта по параметрам, входящим в вектор целей.

Эти два вектора образуют взаимосвязанную пару, в которой каждый из этих двух векторов представляет собой упорядоченное множество информационных модулей, описывающих те или иные параметры объекта, определённо соответствующие частным целям управления. Упорядоченность информационных модулей в векторе состояния повторяет иерархию вектора целей. Образно говоря, вектор состояния это — список, как и первый, но того, что воспринимается в качестве состояния объекта управления, реально имеющего место в действительности.

Поскольку восприятие субъектом состояния объекта не идеально, во-первых, — в силу искажения информации, исходящей от объекта, «шумами» среды, через которую проходят информационные потоки; носит характер, обусловленный особенностями субъекта в восприятии и переработке информации, то вектор состояния всегда содержит в себе некоторую ошибку в определении истинного состояния, которой соответствует некоторая объективная неопределённость для субъекта управленца. Неопределённость объективна, т. е. в принципе не может быть устранена усилиями субъекта. Другое дело, что объективная неопределённость может быть как допустимой, так и недопустимой для осуществления целей конкретного процесса управления.

Вектор ошибки управления, представляющий собой “разность” (в кавычках потому, что разность не обязательно привычная алгебраическая): «вектор целей» — «вектор состояния». Он описывает отклонение реального процесса от предписанного вектором целей идеального режима и также несёт в себе некоторую неопределённость, унаследованную им от вектора состояния. Образно говоря, вектор ошибки управления это — перечень неудовлетворённых желаний соответственно перечню вектора целей с какими-то оценками степени неудовлетворённости каждого из них; оценками либо соизмеримых друг с другом числено уровней, либо числено несоизмеримых уровней, но упорядоченных ступенчато дискретными целочисленными индексами предпочтительности каждого из уровней в сопоставлении его со всеми прочими уровнями.

Вектор ошибки — основа для формирования оценки качества управления субъектом-управленцем. Оценка качества управления не является самостоятельной категорией, поскольку на основе одного и того же вектора ошибки возможно построение множества оценок качества управления, далеко не всегда взаимозаменяемых.

Структура и соотношение информации, образующей перечисленные вектора, показаны на приводимом в конце главы 15 рисунке 8.

Ключевым понятием теории управления является понятие: устойчивость объекта в смысле предсказуемости поведения в определённой мере под воздействием внешней среды, внутренних изменений и упра-воле-ния; или, если коротко, — устойчивость по предсказуемости. Управление в принципе невозможно, если поведение объекта непредсказуемо в достаточной для этого мере.

Полная функция управления— это своего рода пустая и прозрачная форма, наполняемая содержанием в процессе управления; иными словами, это матрица объективно возможного управления — мера управления, как процесса триединства материи-информации-меры[5] . Она описывает преемственные этапы циркуляции и преобразования информации в процессе управления, начиная с момента формирования субъектом-управленцем вектора целей управления (или выявления субъективной потребности в управлении в отношении того или иного объекта-процесса в среде, с которой взаимодействует субъект) и включительно до осуществления целей в процессе управления. Это — система стереотипов отношений и стереотипов преобразований информационных модулей, составляющих информационную базу управляющего субъекта, моделирующего на их основе поведение (функционирование) объекта управления (или моделирующего процесс самоуправления) в той среде, с которой взаимодействует объект (а через объект — и субъект).

Содержательным фрагментом полной функции управления является целевая функция управления, т. е. концепция достижения в процессе управления одной из частных целей, входящих в вектор целей. Концепции управления по отношению ко всем частным целям образуют совокупную концепцию управления. Далее большей частью речь идёт именно о совокупной концепции управления. Там, где имеется в виду одна из частных концепций (целевых функций управления), это оговорено особо. Для краткости, и чтобы исключить путаницу с полной, целевую функцию управления там, где нет особой необходимости в точном термине, будем называть: концепция управления. Концепция управления наполняет конкретным управленческим содержанием все либо часть этапов полной функции управления.

После определения вектора целей и допустимых ошибок управления по концепции управления (целевой функции управления) в процессе реального управления осуществляется замыкание информационных потоков с вектора целей на вектор ошибки (или эквивалентное ему замыкание на вектор состояния). Иными словами, в процессе управления информация о векторе состояния (или векторе ошибки управления) соотносится с вектором целей и на основе этого соотнесения вырабатывается и осуществляется управляющее воздействие.

При формировании совокупности концепций управления, соответствующих вектору целей, размерность пространства параметров вектора состояния увеличивается за счёт приобщения к столбцу контрольных параметров дополнительно параметров, объективно и субъективно-управленчески информационно-алгоритмически связанных с контрольными, — параметров, описывающих состояние объекта, окружающей среды и системы управления.

Эти — дополняющие вектор состояния информационно-алгоритмически связанные с контрольными — параметры разделяются на две категории:

· управляемые — которые могут быть непосредственно изменены воздействием со стороны субъекта, что повлечёт за собой и изменение контрольных параметров. В изменении значений непосредственно управляемых параметров выражается управляющее воздействие (они образуют вектор управляющего воздействия);

· свободные — которые изменяются при изменении непосредственно управляемых, но не входят в перечень контрольных параметров, составляющих вектор целей управления. Все объективно возможные значения свободных параметров в процессе управления признаются допустимыми.

Так, для корабля: угол курса — контрольный параметр; угол перекладки руля — (непосредственно) управляемый параметр; угол дрейфа (между вектором скорости, т. е. направлением движения в текущий момент времени и плоскостью симметрии корабля, называемой диаметральной плоскостью) — свободный параметр.

Или другой пример: для систем «искусственного климата» контрольным параметром может быть температура воздуха в помещении, а относительная влажность воздуха в нём может быть свободным параметром. Включение относительной влажности воздуха в список контрольных параметров потребует дополнения системы устройствами поглощения избыточной влаги и увлажнения чрезмерно обезвоженного воздуха.

Далее под вектором состояния понимается в большинстве случаев этот расширенный вектор, включающий в себя вектор текущего состояния контрольных параметров, повторяющий иерархическую упорядоченность вектора целей. Набор непосредственно управляемых параметров может быть также иерархически упорядочен (нормальное управление, управление в потенциально опасных обстоятельствах, аварийное и т. п.) и образует вектор управляющего воздействия, выделяемый из вектора состояния, и потому вторичный по отношению к нему. При этом, в зависимости от варианта режима управления некоторые из числа свободных параметров могут пополнять собой вектор целей и вектор управляющего воздействия.

Полная функция управления в процессе управления осуществляется бесструктурным способом (управления) и структурным способом.

При структурном способе управления информация передаётся адресно по вполне определённым элементам структуры, сложившейся (или целесообразно сформированной) ещё до начала процесса управления.

При бесструктурном способе управления таких, заранее сложившихся, структур нет. Происходит безадресное циркулярное распространение информации в среде, способной к порождению структур из себя при установлении информационно-алгоритмических взаимосвязей между слагающими среду элементами. Структуры складываются и распадаются в среде в процессе бесструктурного управления, а управляемыми и контрольными параметрами являются вероятностные и статистические характеристики массовых явлений в управляемой среде: т. е. средние значения параметров, их средние квадратичные отклонения, плотности распределения вероятности каких-то событий, корреляционные функции и прочие объекты раздела математики, именуемого теория вероятностей и математическая статистика.

Структурное управление в жизни выкристаллизовываетсяизбесструктурного.

Объективной основой бесструктурного управления являются объективные вероятностные предопределённости и статистические модели, их описывающие (а также и прямые субъективные оценки объективных вероятностных предопределённостей, получаемые вне формализма процедур алгоритмических статистических моделей: человек к этому объективно способен), упорядочивающие массовые явления в статистическом смысле, позволяющие отличать одно множество от другого (или одно и то же множество, но в разные этапы его существования) на основе их статистических описаний; а во многих случаях выявить и причины, вызвавшие отличие статистик.

Поэтому, слово «вероятно» и однокоренные с ним, следует понимать не в ставшем обыденным смысле “может быть так, а может быть сяк”, а как указание на возможность и существование объективных вероятностных предопределённостей, обуславливающих объективную возможность осуществления того или иного явления, события, пребывания объекта в некоем состоянии, а также и их оценок средствами математической статистики и теории вероятностей; и соответственно как утверждение о существовании средних значений “случайного” параметра (вероятность[6] их превышения = 0,5), средних квадратичных отклонений от среднего и т. п. категорий, известных из теории вероятностей и математической статистики.

С точки зрения достаточно общей теории управления, теория вероятностей (раздел математики) является математической теорией мер неопределённостей в течении событий. Соответственно: значение вероятности, наблюдаемая статистическая частота, а также их разнообразные оценки есть меры неопределённости возможного или предполагаемого управления. Они же — меры устойчивости переходного процесса, ведущего из определённого состояния, (в большинстве случаев по умолчанию отождествляемого с настоящим), к каждому из различных вариантов будущего во множестве возможных его вариантов, в предположении, что:

[4] В наиболее общем случае под термином «вектор» подразумевается — не отрезок со стрелочкой, указывающей направление, а упорядоченный перечень (т. е. с номерами) разнокачественной информации. В пределах же каждого качества должна быть определена хоть в каком-нибудь смысле мера качества. Благодаря этому сложение и вычитание векторов обладают некоторым смыслом, определяемым при построении векторного пространства параметров. Именно поэтому вектор целей — не дорожный указатель «туда», хотя смысл такого дорожного указателя и близок к понятию «вектора целей управления».

[5] Тема триединства материи-информации-меры освещена в Приложении.

[6] Число от 0 до 1, по существу являющееся оценкой объективно возможного, мерой неопределённостей; или кому больше нравится в жизненной повседневности — надежды на “гарантию” в диапазоне от 0 %-ной до 100 %-ной.