Анфилатов В.С., Емельянов А.А., Кукушкин А.А. Системный анализ в управлении

Подождите немного. Документ загружается.

Основы управления 261

Ь сЬ сЬ сЬ ±1 сЬ

пЬ

сЬ i i^ i

Рис. 4.13. Плоская структура управления

cS^ CSTD С5^ с5ф

сЬ сЬ с5 о

Рис. 4.14. Многоуровневая (высокая) структура управления

нейное руководство дополняется штабным. Линейные руководи-

тели несут ответственность за достижение первичных, главных

целей; штабные отвечают за решение задач, подчиненных глав-

ным целям. В общей системе штабные руковрдители, подчиняясь

линейному руководству, выполняют функции консультантов.

Однако нередки случаи, когда такая консультативная служба спе-

циалисто.в выступает на первый план и в значительной степени

воздействует на всю систему.

Проектная (программно-целевая) структура. Это временная

структура, создаваемая для решения конкретной задачи. Она об-

разуется внутри функционального подразделения. Ее члены - это

высококвалифицированные специалисты различных областей,

собранные вместе для осуществления сложного проекта. Когда

проект завершен, группа распускается. Особенностью такой

262

Глава 4

структуры является то, что сотрудники подчиняются одновремен-

но двум руководителям - руководителю проекта и руководите-

лю отдела, в рамках которого эта группа работает.

Современные проектные структуры, как правило, почти не

формализованы, не имеют строгой иерархии подчиненности, от-

личаются хорошей адаптивностью к воздействиям извне.

Матричная структура. Развитием проектных структур явля-

ется получившая широкое распространение матричная структу-

ра. Она представляет собой комбинацию двух видов деления: по

функциям д по продукту (рис. 4.15). В матричной структуре име-

ется двойное подчинение: руководителю отдела (функциональ-

ная линия) и руководителю проекта. Руководитель проекта оп-

ределяет, что и когда должно быть сделано, а руководители под-

разделений - каким образом должна быть выполнена эта работа.

Матричная структура имеет ряд очевидных преимуществ.

Она дает возможность быстро адаптироваться к изменяющим-

ся внутренним и внешним условиям; способствует координации

функций, прямому доступу к информации. Недостатками

матричной структуры являются сложность и возможные конф-

ликты целей.

Предоставление

услуг связи

Учет

Контроль

Анализ

Обеспечение

безопасности

информации

Информационное

обеспечение

Планирование

Рис. 4.15. Матричная структура

Основы управления 263

^ Исследования в практике управления показали, что исполь-

зование проектных и матричных структур целесообразно при

следующих условиях:

• разрабатываемый проект должен быть уникальным, рабо-

та над ним не должна носить рутинный характер;

• происходит частая смена технологии;

• работа группы над проектом должна вестись ограниченное

время;

• решение осуществляется за счет общих усилий и способно-

стей членов группы.

Имеется несколько разновидностей проектной структуры.

Наиболее известными являются бригадная и венчурная (иннова-

ционная) структуры.

Бригадная форма организации обычно используется в произ-

водстве, когда вся бригада принимает участие в производстве

продукта от начальной до конечной стадии.

Названия

венчурные

инновационные

структуры в определен-

ной степени являются синонимами. Английское venture означает

«рискованное дело», «рискованное предприятие». Как правило,

рискованное дело в бизнесе связано с разработками инноваций,

т.е.

принципиально новых технологий, товаров или услуг.

Инновационные структуры в крупных организациях (корпо-

рациях) имеют несколько разновидностей в зависимости от ряда

факторов: значимости разрабатываемых проектов, их целевой

направленности и сложности, а также от степени формализации

и самостоятельности деятельности.

Достоинствами систем с изменяющейся структурой яв-

ляются хорошая адаптация к условиям внешней среды и высокая

потенциальная эффективность в достижении поставленных целей.

Однако эти возможности могут быть в полной мере реализованы

только при учете двух факторов - планирования и управления

деятельнрстью самой системы управления, а также психологичес-

ких аспектов.

При неправильном делении систем на подсистемы и наруше-

нии нормальных связей между подсистемами, расположенными

на различных иерархических уровнях, возникают структуры, на-

зываемые патологическими.

Простейший пример патологии - двойное подчинение, когда

для некоторого ОУ существуют две системы управления. Так, на

264

Глава 4

рис.

4.16 показано, что ОУ 2 одновременно подчиняется систе-

мам управления Б и В.

Чтобы такой ОУ мог функционировать нормально, необхо-

димы очень четкое разделение функций между системами Б и В,

а также координация их действий со стороны центрального орга-

на

^4.

В противном случае, при несогласованных действиях под-

разделений Б и В, находящийся в их подчинении ОУ 2 будет в

некоторых случаях получать противоречащие друг другу указа-

ния и распоряжения, а в других ситуациях - не получать никаких

указаний. Ясно, что и в том, и в другом случае эффективность

организации в целом существенно снижается.

Однако бывает, что двойное подчинение вводится специаль-

но.

Так, например, в организациях с оперативным дежурным пер-

соналом (ИТКС, воинские части, электростанции, нефтехимичес-

кие заводы и т.п.) персонал одной смены, дежурящий в разных

подразделениях, в административном отнощении подчинен ру-

ководству соответствующего подразделения, а в оперативном -

оперативному дежурному (начальнику смены). Оперативное под-

чинение сохраняется только в пределах данной смены. Распоря-

жения начальника смены касаются исключительно режима тех-

нологического процесса и обязательны для всего персонала. Ли-

нейное руководство не вправе вмещиваться в действия дежурно-

го персонала. В то же время начальник смены не имеет никаких

полномочий административного характера. Такое четкое разде-

ОУ 1

СУБ

\,--'

0У2

•Л"

1 /

ОУЗ

СУ

0У4

Рис. 4.16. Пример патологических систем управления

Основы управления 265

ление функций позволяет эффективно управлять функциониро-

ванием системы. Как только оно нарушается, например, вмеша-

тельством линейного руководства в действия дежурного персо-

нала, эффективность ухудшается, а в крайних случаях техноло-

гический процесс может быть полностью нарушен.

Существует еще один вид нарушений в иерархической струк-

туре,

так называемое межранговое управление (управление че-

рез

инстанцию).

На

рис.

4.16 показано, что центральный орган А

системы управляет подразделениями низшего уровня через про-

межуточные системы управления Б и В к, кроме того, объектом

управления ОУ 3 непосредственно, минуя промежуточные уров-

ни или ранги.

Межранговое управление может носить временный характер.

Так, например, управление ОУ

в штатном режиме осуществля-

ется центром в соответствии с иерархией подчинения через сис-

тему управления В. Однако в особых случаях центр управляет

этим ОУ непосредственно. Такими особыми обстоятельствами

могут быть: аварийная ситуация в системе в целом или в ОУ 3;

частичный

выход из строя

промежуточной системы управления В\

необходимость ускорить выполнение функций подразделением

и т.п.

любом случае система управления В должна быть уведом-

лена о том, что центр, как говорят, «берет управление на себя»

во избежание двойного управления. При этом центр в какой-то

степени выполняет

не

свойственные ему функции, что неизбежно

ограничивает

его

возможности по управлению остальной частью

системы. Поэтому, как только в системе восстановится нормаль-

ная ситуация, управление вновь передается в систему управле-

ния В.

4.4.

КАЧЕСТВО УПРАВЛЕНИЯ

Система управления входит на правах подсистемы в систему

с управлением. Поэтому в соответствии с системным принципом

измерения эффективность системы управления должна опреде-

ляться на основе

ее

влияния на свойства системы

управлением в

266 Глава 4

целом или на степень достижения цели функционирования этой

системы.

Для оценки свойств системы с управлением введена эмпири-

ческая порядковая шкала уровней качества. Свойства на этой

шкале проранжированы в порядке возрастания их сложности.

Шкала

(см.

главу 2) включает следующие свойства: устойчивость,

помехоустойчивость, управляемость, способность к самооргани-

зации.

Рассмотрение уровней качества системы с управлением пока-

зывает, что оценка эффективности системы управления по влия-

нию на систему в целом вызывает определенные трудности, по-

скольку единый показатель эффективности, имеющий ясный фи-

зический смысл, отсутствует. Поэтому эффективность систем уп-

равления обычно оценивают по частным показателям, относя-

щимся к перечисленным уровням, выбираемым в зависимости от

целей оценки. Рассмотрим эти показатели.

4.4.1.

СТЕПЕНЬ СООТВЕТСТВИЯ РЕШЕНИЙ

СОСТОЯНИЯМ ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ

Наиболее общим является показатель, называемый

степенью

соответствия

решений состояниям

объекта

управления.

Этот по-

казатель может быть количественно определен с помощью тео-

рии информации через условную энтропию. Известно, что услов-

ная энтропия отражает качество управления в соответствии с

принципом необходимого разнообразия Эшби в форме выраже-

ния

H{Y/X) = Я(У) - ЩХ) + H{X/Y).

Таким образом, энтропия управляемого объекта при наличии

управления удовлетворяет неравенству H(Y/X) >H{Y)- ЩХ).

Это неравенство отражает предельные возможности управ-

ления. Достижение равенства возможно, когда управляющие воз-

действия и состояния управляемого объекта находятся в одно-

значном соответствии (когда управляющая система точно опре-

деляет отклонения состояния управляемого объекта под воздей-

ствием случайных возмущений среды

Л'^

и точно вырабатывает

Основы управления 267

нужное корректирующее воздействие). На практике случайные

отклонения состояния управляемого объекта от заданного не

поддаются точному определению. Известные погрешности воз-

никают также при выработке корректирующих воздействий и при

их исполнении управляемым объектом. В силу указанных при-

чин однозначная связь между управляющими воздействиями и

состояниями управляемого объекта будет отсутствовать и услов-

ная энтропия H{X/Y) больше нуля.

Критерий качества управления по степени соответствия ре-

шений состояниям объекта управления может быть сформулиро-

ван как

что означает: требуемая энтропия системы управления должна

быть не меньше энтропии объекта управления.

Однако практическое использование приведенного критерия

затрудняется из-за того, что в нем не учитывается содержатель-

ная сторона состояний ОУ и воздействий СУ.

Пример

4.1.

Определить требуемую энтропию системы управ-

ления

ЩЮтреб

"Р**

условии, что объскт управлсния Y может на-

ходиться в двух состояниях {;',, ^г}-

Пусть объект управления Y - это администратор ЛВС. Со-

стояние

означает выполнение им служебных обязанностей. Со-

стояние

у2

означает отклонение от правильного выполнения слу-

жебных обязанностей.

Рассмотрим вероятность р нахождения ОУ в различных со-

стояниях:

/7,

= 0,5 в состоянии

у^;

Р2

= 0,5 в состоянии

У2.

/>,

= 0,9 в состоянии

y^•,

Р2

0,1

в состоянии

У2.

/>,

= 0,1 в состоянии J,;

Р2

= 0,9 в состоянии jj-

Рассчитаем требуемую энтропию систем управления для каж-

дого случая.

Определим энтропию ОУ для случая 1:

H{Y)

-Ър,

\og2Pi =

-{0,5

•

log20,5 + 0,5

• log20,5}

-{0,5

•

(-1) + 0,5

•

(-1)}=

-{(-0,5) +

(-0,5)}

бит.

Так как должны выполняться условия

Н()Г)треб

-^(^ ^

Я(У) = 1, значит, Н(Х)^ (1) >

бит.

268 Глава 4

Вычислим энтропию ОУ для случая 2:

H(Y)

-{0,9

•

log20,9 + 0,1- logjO,!} =

-{0,9

•

(-0,152)

+ 0,1

•

(-3,322)} =

0,469

бит,

значит, Я(Л0,реб(2) ^

0,469

бит.

Полученная величина меньше, чем энтропия системы управ-

ления для случая 1. Это означает, что управлять дисциплиниро-

ванным сотрудником (вероятность выполнения которым своих

обязанностей

/?,

= 0,9) легче, чем недисциплинированным, кото-

рый с одинаковой вероятностью может как выполнять обязанно-

сти,

так и уклоняться от них.

Определим энтропию ОУ для случая 3:

H{Y) = -{0,1

•

logjO,! + 0,9

•

log20,9} =

-{0,1

•

(-3,322)

+ 0,9

•

(-0,152)} =

0,469

бит,

значит, Я(Л0хреб(3) ^

0,469

бит.

Из расчетов следует, что H(A^^g(2) = ЩХ).^^(3). Это проти-

воречит интуитивным представлениям о разных требованиях,

которые должны предъявляться к системам управления для вто-

рого и третьего случаев.

Приведенный пример показывает ограниченность критерия

соответствия управляющих воздействий состояниям объекта уп-

равления. В целом недостатком статистического подхода являет-

ся отсутствие учета семантики принимаемых решений.

Снять эти ограничения удается на основе анализа групп фун-

кций системы управления.

Такой анализ выявил, что в аспекте построения ИС основной

вклад в эффективность управления вносят показатели ценности

информации и остаточной

неопределенности принимаемых

реше-

ний {минимума эвристик). Относительно систем управления во-

енного назначения важными являются показатели

устойчивости,

непрерывности, оперативности (длительности цикла управления)

и скрытности.

Основы управления 269

4.4.2.

КРИТЕРИИ ЦЕННОСТИ ИНФОРМАЦИИ

И МИНИМУМА ЭВРИСТИК

Принятие решений является основой управления, поскольку

обеспечивает преобразование содержания информации о состо-

янии ОУ в командную информацию на этапах контроля, анали-

за, планирования (прогнозирования) и оперативного управления

(регулирования, координации действий). От качества решений в

значительной мере зависит эффективность функционирования

системы в целом.

Качество

решений

- пригодность решений, получаемых на ос-

нове функций обмена информацией, рутинных функций, расчет-

ных, логических и эвристических правил порождения и выбора

альтернатив для перевода системы в целевое состояние.

Качество решений является составным свойством, вбирающим

многие внутренние свойства процесса управления, что вызывает

сложности в трактовке указанного понятия. Однозначное пони-

мание, обоснованное объективными методами теории эффектив-

ности, на настоящее время не сформировалось. В целях устране-

ния субъективизма в оценке качества решений такую оценку мож-

но проводить по критерию ценности информации и критерию

минимума эвристик.

В основе оценки качества решений в ИС по данным критери-

ям лежат понятия ценности информации, остаточной энтропии

(неопределенности) решения Я^^ и объектно-ориентированный

подход к описанию предметной области.

Под решениями будем понимать командную информацию -

множество

{/рещ})

получаемое на основе применения множества

функций преобразования информации {f^Ji к исходным дан-

ным - множеству информации о состоянии объекта управления

и внешней среды

{7^^^}.

Иначе говоря, принятие решения есть процесс преобразова-

ния исходных данных в решение/^,,,: 1„ -^ 1^,„.

Рассмотрим компоненты этого процесса в аспекте их влия-

ния на качество управления.

Совокупность сведений о реальном объекте, явлении или аб-

страктном понятии, относящемся к

1^^

или / , будем называть

информационным объектом. Каждый информационный объект

270

Глава 4

описывается именем, набором характеристик, определяющих его

значение, и конечным множеством процедур преобразования зна-

чений, присваиваемых этому объекту, -

{/„„,}.

Другими словами, информационный объект - это тип данных

для представления некоторого объекта реального мира.

Информация, относящаяся к объекту, содержится в составля-

ющих его характеристиках.

Формально объект - это структура следующего вида:

<i,{chj{i)},{fJ

({)}>,

где I - имя объекта;

{ch (/)} - множество характеристик (свойств, полей) объекта;

{f.

(i)}

- множество способов снятия неопределенности (вычисления

значений характеристик, допустимых методов, операций)

относительно объекта.

Пример 4.2. Представить информационный объект «ПЭВМ»

в табличном виде (табл. 4.3).

Таблица 4.3

Описание информационного объекта «ПЭВМ»

Имя

характеристики

ch,.(0

ch,(0

Ch2(/)

ch/O

ch„(0

Процессор

•* такт

Назначение

Исправность

Значение

характеристики

chy(0

Celeron

333

МГц

АРМЛПР

Да

Способ определения

значения характеристики

fiii)

адиш

т с {/с}

{fe)

а {/с}

Ш с К}

Принятые в примере 4.2 обозначения для способов определе-

ния значений характеристик/, (i) рассматриваются далее.

Объекты образуют иерархию, по которой характеристики

также являются объектами, порождающими единую многоуров-

невую структуру, описывающую ОУ, решаемые задачи и воздей-

ствующую среду.