Методологические схемы синтеза систем управления

Традиционный подход к проектированию сложных организационно-экономических объектов и прежде всего проектированию их управляющих систем заключается в его реализации как вторичного акта организации производственных, проектных, инвестиционных и иных процессов. Однако не усматривается принципиальных препятствий на пути изменения очередности проектирования управляющей системы и объекта управления, сделав ее обратной по отношению к общепринятой или же организовав встречное проектирование.

Проектирование практически любой системы управления сложным объектом, включая управляющую систему организационно-экономического объекта управления, до настоящего времени ориентировано, в частности, на два следующих основополагающих принципа:

- все виды обеспечения управляющей системы разрабатываются под обслуживание управления некоторым априорно заданным объектом (уже существующим или только создаваемым) с известной структурой, чаще всего определенными параметрами, фиксированными ограничениями на управленческие решения и заданными, по крайней мере, размыто в смысловом плане показателями состояния и критериями эффективности;

- либо вся управляющая система разделяется на подсистемы (или даже обособляются технологии решения отдельных управленческих задач), которые разрабатываются и/или внедряются последовательно (принято выделять несколько так называемых очередей), либо же эта управляющая система замыкает управление не всем объектом в целом, а лишь подобъектом или группой подобъектов.

Объясняющие такой безальтернативный подход причины вполне естественные и прагматические. Во-первых, подавляющее большинство управляющих систем развертывается для уже существующих объектов (в первую очередь это касается объектов организационно-экономического характера в виде предприятий). Во-вторых, имеющиеся ресурсные ограничения, как правило, не позволяли разрабатывать и внедрять комплексные и интегрированные управляющие системы. И, наконец, в-третьих, отсутствие реальной потребности в эффективном управлении или некомпетентность управленческого персонала нацеливали на справочно-учетные АСУ. Заведомая неэффективность последних не позволяла оценить наличие и последствия отмеченных изъянов в стратегии автоматизации управления.

Впрочем, инкриминировать непрофессиональность специалистам было бы не совсем верно, т.к. основные постулаты той же теории автоматического регулирования всегда предполагали синтез передаточной функции регулятора через анализ объекта управления и идентификацию его передаточной функции. В чисто конструкторском плане управляющие системы, как правило, тоже были вторичными объектами проектирования или, по крайней мере, доводки. Вместе с тем конструирование систем управления техническими объектами никогда не страдало неоправданной фрагментарностью вследствие того, что соответствующие объекты с локальными системами были физически неработоспособны. В самом деле, никому, в частности, не могла придти в голову экстраординарная идея «в качестве первой очереди» создать систему управления движением тельным аппаратом по тангажу и начать эксплуатировать единичный экземпляр такого летательного аппарата или даже группу таковых, а в дальнейшем «поэтапно внедрять» системы управления по крену, по рысканию, подачей топлива, выпуском шасси и т.д. Применительно же к предприятиям – ничуть не менее сложным или менее ответственным объектам – как само собой разумеющееся пока считается, например, сначала внедрить компьютерную систему управления бухгалтерскими операциями, потом сосредоточиться на автоматизации управление сбытом, далее – сделать акцент на повышении эффективности решений по материально-техническому снабжению и т.д.

Положение серьезно углубляется тем, что неизбежная разновременность проектных решений приводит к неоднородности или консервативности применяемых общесистемных программных и вычислительно-коммуникационных средств или же необходимости осуществлять ресурсоемкие reusing-проекты (проекты повторного применения), которые часто просто принципиально нереализуемы.

В целом же разработка и внедрение управляющих систем для объектов управления организационно-экономического типа пока напоминают в концептуальном плане даже в лучших своих образцах принципы не столько отрицательно зарекомендовавшего себя метода восходящего проектирования по схеме «снизу-вверх», от сделанного частного к потребному общему, сколько всего лишь локализованное проектирование «заглушек-демонстраторов» – своего рода patch-проектирование.

Соответственно схема проектирования с диадной последовательностью «объект управления – управляющая система» – схема прямого проектирования – подразумевает поиск такого процессора (здесь и далее – общего вида) управляющей системы W_УС, которая обеспечивала бы:

K(W_ЗС) = K(W_УС, W_ОУ) à extr,

W_УС

где:

К – критерий эффективности;

W_ЗС – процессор замкнутой системы управления;

W_ОУ – процессор объекта управления.

В результате мы получаем печально популярную у нас нескончаемую «незавершенку», несмонтированное оборудование управленческого оборудования для еще неготовых производств, а чаще всего – концептуальную схему эмпирического управления. Пожалуй, единственное исключение для рассмотренной схемы проектирования системы управления составляют установки для осуществления некоторых технологических процессов и атомные энергетические установки.

По всей видимости, производственное проектирование во многих случаях было бы целесообразно строить в иной очередности, идти обратным путем – от управляющей системы к объекту управления. Однако в этом случае вполне реально столкнуться с ситуацией, когда объект управления становится нереализуемым. Разумеется, следует отметить, что случаи нереализуемости объекта управления под управляющую систему гораздо более типичны, чем нереализуемость управляющей системы, создаваемой под готовый объект управления.

Для диадной последовательности «управляющая система – объект управления» – схемы инверсного (обратного) проектирования – решается следующая оптимизационная задача:

K(W_УС, W_ОУ) à extr.

W_ОУ

Как всегда, оказывается продуктивным рассмотреть смешанную схему проектирования, избавленную от изъянов экстремальных вариантов. Эта схема предполагает резкое расширение мерности пространства оптимизирующих переменных (что в данном случае следует рассматривать как достоинство) и значительное уменьшение вероятности получить пустое множество решений. В соответствии с этой схемой решается следующая экстремальная задача:

K(W_УС, W_ОУ) à extr.

W_УС, W_ОУ

Разумеется, целесообразно включить в решаемую задачу и подзадачу декомпозированного проектирования, учитывая, что имеют место:

W_УС = W_УС(W¹_УС,..., Wⁿ_УС);

W_ОУ = W_ОУ(W¹_ОУ,..., W^m_ОУ),

где декомпозирование управляющей системы и объекта управления задаются соответственно правилами D_УС и D_ОУ.

С учетом изложенного общая задача проектирования сложного управляемого объекта должна в общем случае иметь следующий вид:

K(W¹_УС,..., Wⁿ_УС,, W¹_ОУ,..., W^m_ОУ, D_УС, D_ОУ) à extr.

W¹_УС,..., Wⁿ_УС,, W¹_ОУ,..., W^m_ОУ, D_УС, D_ОУ

С учетом связанности управления различными подобъектами могут ставиться и решаться частные задачи определения сфер управленческой компетенции для подсистем управления и порядка согласования управленческой деятельности – например, в рамках применения методов, производных от принципа координируемости (см. раздел 1.11).

Последний из проанализированных подходов представляется наиболее эффективным, т.к. обеспечивает несравненно большую целевую ориентированность управляемого объекта, повышение вероятности реализуемости проекта и снижение ресурсопотребления.

Однако он создает и ряд сложностей, т.к. исключает обособление проектировщиков основных производственных процессов и проектировщиков управляющей системы, предъявляя новые тяжелые, хотя чаще всего выполнимые на практике, требования к их коммуникабельности и энциклопедичности.

Разумеется, вариант встречного проектирования может реализовываться и по челночной схеме – оптимизация управляющей системы, затем – объекта управления, затем снова – управляющей системы и т.д.

Нельзя не отметить, что сформулированный обобщенный принцип имеет много общего по смыслу со схемой встречного программирования при разработке программного обеспечения интеллектуальных информационных управленческих технологий.

В тех случаях, когда уже имеется некоторый отправной прототип (например, при реконструкции уже имеющихся производственных мощностей в условиях незаменимости части оборудования и неизменности технологических процессов, при наличии уже функционирующей управляющей системы и т.д.), приходится ставить и решать задачу условной оптимизации как комплексную задачу анализа-синтеза.

В этом случае пространство оптимизирующих переменных сужается за счет исключения части запрещенных к трансформации подобъектов, подсистем управления и связей между ними. В результате возникает оптимизирующее подмножество вида W^*1_УС,..., W^*n_УС, W^*1_ОУ,..., W^*m_ОУ, D_УС, D_ОУ.

Практический опыт показывает, что все три методологические схемы синтеза системы управления реализуемы и последние две для реализации предпринимательских проектов, особенно в сфере авиационного предпринимательства, являются более эффективными.

Дата добавления: 2015-04-29