УДК 519.7

ЦЕЛИ УПРАВЛЕНИЯ СЛОЖНОЙ ТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ В УСЛОВИЯХ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ

Соловьев Виктор Владимирович1, Ваарман Валентина Владимировна2
1Южный Федеральный Университет, старший преподаватель кафедры систем автоматического управления
2Южный Федеральный Университет, студент кафедры систем автоматического управления

Аннотация
Данная статья посвящена разработке метода структурирования целей функционирования сложной технической системы. Определены характеристики набора критериев качества. Составлена структура целей функционирования сложной технической системы. Показан принцип выделения элементов в пределах каждого уровня иерархии и последовательность свертки критериев качества.

Ключевые слова: методы оценки качества управления, принцип субоптимальности, характеристики набора критериев


MANAGEMENT OBJECTIVES COMPLEX TECHNICAL SYSTEM UNDER UNCERTAINTY

Victor Vladimirovich Solovyev1, Vaarman Valentina Vladimirovna2
1Southern Federal University, senior lecturer, Department of automatic control systems
2Southern Federal University, student of Department of automatic control systems

Abstract
This article focuses on developing a method of structuring purposes functioning of a complex technical system. Determine the characteristics of a set quality criteria. Structure composed purposes functioning complex technical system. Shows the principle of separation of elements within each level of the hierarchy and the sequence of convolution quality criteria.

Keywords: features a set of criteria, methods of assessing the quality management, the principle of suboptimality


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Соловьев В.В., Ваарман В.В. Цели управления сложной технической системой в условиях неопределенности // Современные научные исследования и инновации. 2013. № 12 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2013/12/30318 (дата обращения: 02.06.2017).

При оценке эффективности функционирования систем выделяют качественные и количественные методы. Методы первого типа используются на начальных этапах исследования, когда система не может быть выражена в количественных характеристиках. К этой группе методов относятся: метод коллективной генерации идей, метод сценариев, метод экспертных оценок, метод Дельфи, метод дерева целей, морфологический метод. Методы второго типа используются на тех этапах, когда информации достаточно для формирования количественных оценок. К этой группе методов относятся: методы теории полезности, методы векторной оптимизации, методы ситуационного управления [1].

В работе [2] показано, что на этапе целеобразования в системном анализе необходимо использовать принцип субоптимальности критериев. Для сложных систем его можно интерпретировать следующим образом: при функционировании системы, в целом не обязательно требуется строгая оптимальность или оптимизация работы каждой из подсистем. Для обеспечения наилучшего качества глобальной цели необходимо, чтобы цели, задачи и показатели качества для каждой из подсистем были согласованы между собой, то есть соответствовали стратегической цели системы. Таким образом, кроме выделения целей необходимо ставить задачи для того, чтобы определять уровни, которые необходимо достигать. Задачи конкретизируют цели и, в общем случае, могут выполняться или не выполняться.

Сформированный набор критериев должен быть полным, разложимым, неизбыточным, минимальным [3]. Полнота набора состоит в том, чтобы с его помощью можно было отразить степень достижения глобальной цели. Разложимость набора требует обеспечения того, чтобы задачи большей размерности могли быть представлены через задачи меньшей размерности. Неизбыточность набора означает отсутствие дублирования оценок в разных критериях. Минимальность набора состоит в получении минимально возможной структуры целей.

Наибольшее применение в практике управления нашли методики, основанные на философском обосновании концепции системы, гарантирующие полноту структуризации [1]. К этим методикам относится:

- методика, базирующаяся на двойственном определении системы;

- методика, основанная на концепции системы, учитывающей среду и целеполагание;

- методика, базирующаяся на концепции деятельности;

- методика структуризации целей системы, стремящейся к идеалу;

В работе [4] был произведен сравнительный анализ методик с точки зрения концепций положенных в их основу. Концепция двойственного определения системы ориентирована на описание статики системы и в ней отсутствуют средства помогающие выявить новые объекты, функции и виды деятельности в управленческой деятельности. Методика, основанная на концепции системы, учитывающей ее взаимодействие со средой, применяется на этапах развития системы, изменении производственной и организационной структур и при проектировании новых предприятий. Методика, базирующаяся на концепции деятельности, применяется тогда, когда исследуемый объект недостаточно изучен. Методика структуризации целей системы, стремящейся к идеалу, обеспечивает полноту выявления целей и функций учреждений социальной и экономической сферы.

Таким образом, при разработке методики структуризации целей необходимо учитывать состояние системы и возможность его изменения, а также степень полноты данных об объекте управления. Вышеперечисленные методики в отдельности не подходят для формирования целей управления сложной технической системой (СТС), так как не позволяют учитывать особенности ее функционирования.

Рисунок 1. – Структура целей функционирования СТС

Как показано в работе [5] для оценки эффективности функционирования СТС необходимо разрабатывать комбинированные методы, сочетающие концептуальные и формальные подходы. Для реализации роли цели в СТС необходимо сформировать и детализовать глобальную цель, обеспечить полноту определения целей, произвести оценку их значимости и сформировать структуру целей. В данной работе использован комплексный метод структурирования состава и целей функционирования СТС, состоящий из нескольких уровней (см. рис. 1).

Уровень 1. Глобальная цель.

На данном уровне формируется цель-идеал Z для функционирования СТС. Следует отметить, что практически невозможно сразу сформулировать цель конкретно, но можно определить область цели, для которой и необходима дальнейшая структуризация.

Уровень 2. Критерии эффективности функционирования СТС.

На данном уровне выделяется множество D критериев эффективности функционирования СТС в целом и множество связей данного уровня с предыдущим DZ.

Уровень 3. Критерии эффективности функционирования элементов.

На данном уровне выделяется множество E элементов, с помощью которых возможно достижение критериев эффективности, и множество связей данного уровня с предыдущим ED.

Уровень 4. Критерии эффективности протекания процессов.

На данном уровне выделяется множество P процессов, происходящих в элементах, и множество связей данного уровня с предыдущим PE.

Уровень 5. Критерии качества.

На последнем уровне формируются конкретные формализованные критерии качества Q для выделенных процессов и множество связей данного уровня с предыдущим QP.

При составлении структуры необходимо руководствоваться закономерностью зависимости цели не только от требований надсистемы и других внешних факторов, но и от внутренних факторов, которые обеспечивают достижимость цели. Для удобства анализа, расчленение на каждых уровнях должно быть соразмерным, выделенные части логически независимыми; признаки декомпозиции в пределах одного уровня должны быть едиными [4]. Цели нижележащего уровня являются средством достижения целей вышестоящего уровня. Каждый из выделенных уровней может быть разбит на подуровни в зависимости от “глубины” декомпозиции.

Структура состава и целей функционирования является ориентированным графом с одним истоком и многими стоками. Уровень общности критерия будем описывать длиной li, которая равна максимальному количеству критериев в маршруте из критерия самого нижнего уровня к текущему критерию. Для критериев самого нижнего уровня длина равна 0, а для критерия истока – является максимальной lист=max (li). При решении задачи оценки эффективности функционирования СТС производится свертка значений в критериях. Свертка производится сначала для уровня с li=0, а затем результат используется для свертки в критериях с li=1 и так далее до критерия с lист.

    При выделении элементов одного уровня необходимо использовать следующие принципы [6]:

- принцип существенности – включаются элементы существенные для данного уровня;

- принцип однородности – включаются элементы, имеющие одинаковую важность по отношению к цели анализа;

- принцип независимости – включаются элементы логически независимые.

При перемещении по структуре сверху вниз происходит переход от вербально сформулированных целей к критериям, измеримых в количественных шкалах. Полнота набора должна быть такой, чтобы решить задачи верхнего уровня, после достижения задач нижнего уровня. Множество связей смешанной структуры состава и целей функционирования СТС содержит “вклад” каждого элемента для достижения глобальной цели. Причем на количественном уровне для этого целесообразно использовать нечеткие множества, которые позволяют отразить неточный характер “вклада” и позволяют в полной мере использовать принцип субоптимальности критериев.

Как показано в [7] “недопустимы как чрезмерная детализация целей, когда достижение некоторой цели нижнего уровня практически не влияет на достижение целей верхнего уровня, так и недостаточная квантификация, когда цели высших уровней остаются недоопределенными”.

Особенности характеристик СТС сказываются на качественных и количественных оценках. Например, многорежимность функционирования объекта, налагает требования минимальных затрат энергии на управление и точность позиционирования в установившихся режимах работы СТС и максимального быстродействия при переходе с режима на режим. Периодический характер протекания некоторых процессов в СТС ведет к периодическому “выпадению” целых ветвей в структуре целей.

Структура в виде дерева на качественном уровне отражает эти особенности. Указанную трудность можно устранить путем выявления априорно полной структуры целей с изменением качественного и количественного состава оценок путем вариации соответствующих весовых коэффициентов.

Как показано в [3], основными путями формирования целей и критериев являются: изучение соответствующей литературы, аналитическое изучение моделей системы, экспертные оценки. Литературные источники могут покрыть потребности при формировании целей лишь частично, так как не учитывают тонкости функционирования системы. При аналитическом изучении модели системы выявляются цели, которые были изначально опущены или неприняты во внимание, а также цели, казавшиеся менее важными, после изучения модели могут стать более важными. При формировании целей путем экспертных оценок группа экспертов определяет цели для выбранной проблемной области. Следовательно, на каждом уровне (кроме первого) экспертам необходимо оценивать полноту определения целей и производить оценку их значимости, то есть использовать количественные методы оценки эффективности.


Библиографический список
  1. Анфилатов В.С., Емельянов А.А., Кукушкин А.А. Системный анализ в управлении: Учеб. пособие. – М.: Финансы и статистика, 2002. – 368 с.
  2. Мануйлов Ю.С., Новиков Е.А. Методология системных исследований. – СПб.: ВКА имени А.Ф. Можайского, 2008. – 159 с.
  3. Кини Р.Д., Райфа Х. Принятие решений при многих критериях: предпочтения и замещения: Пер. с анг./ Под ред. И.Ф. Шахнова. – М.: Радио и связь, 1981 – 560 с.
  4. Волкова В.Н., Денисов А.А. Основы теории систем и системного анализа. – СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2001. – 511 с.
  5. Соловьев В.В., Финаев В.И. Структуризация цели управления сложной технической системой в условиях неопределенности. // Сборник научных трудов по материалам международной научно-практической конференции “Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании’2009″. Том 2. Технические науки. – Одесса: Черноморье, 2009. – 100 – 101 с.
  6. Романов В.Н. Системный анализ для инженеров. – СПб. СЗГЗТУ, 2006. – 186 с.
  7. Теоретические основы системного анализа / Новосельцев В.И. и др., под ред. В.И. Новосельцева. – М.: Майор, 2006. – 592 с.


Все статьи автора «Соловьев Виктор Владимирович»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: