Согласование функционирования систем управления

Очень важным вопросом обеспечения эффективности управления является согласование функционирования систем управления, когда хотя бы одна из них воздействует на другую. Как правило, это приводит к необходимости скоординировать управление различных субъектов одним объектом управления или же скоординировать управление в иерархической системе управления. Последний случай является наиболее сложным.

Можно выделить три следующие схемные версии такого рода систем управления.

Жесткое управление задает для нижестоящих и сопрягаемых систем все показатели состояния и управленческие решения как по перечню, так и по содержанию численными значениями. На долю малоприоритетных систем управления (например, систем управления нижнего уровня) приходятся только функции реализации заданных извне управленческих воздействий, учета и контроля этих мероприятий, а также достигнутых показателей. Такая схема, реализующая принципы так называемого административно-командного метода, имеет ряд серьезных недостатков. Действительно, она может обеспечить эффективное управление только в том случае, если, по крайней мере, для управляющей системы верхнего уровня наблюдаемость объекта управления будет такой же, как и для управляющей системы нижнего уровня. Поскольку это, скорее всего, недостижимо из-за неразвитости информационной инфраструктуры и низкой вероятности реализуемости глубоко декомпозированной модели объекта управления, то решения будут приниматься весьма приближенные, то есть в конечном счете некомпетентные, низкоэффективные или даже иррациональные. Кроме того, на все интегрируемые системы управления воздействует значительное число возмущающих факторов. Отслеживать и компенсировать или нейтрализовывать их управляющая система верхнего уровня заведомо неспособна, в связи с чем управляющая система нижнего уровня вынуждена либо скрытно проводить несанкционированные мероприятия, либо фальсифицировать показатели состояния, либо демонстрировать отклонения по ним.

Сэкономленные управленческие ресурсы, как правило, изымаются управляющей системой верхнего уровня или их распределение полностью определяется наиболее приоритетной из интегрируемых систем управления. Однако самым серьезным недостатком жесткого управления является игнорирование критериев эффективности некоторых систем управления, в частности, системы управления нижнего уровня, а следовательно, сковывание инициативы и в общем случае объективно возникающее конфликтование целей субъектов управления различных уровней. Вместе с тем при сильных ограничениях на ресурсы, малочисленности и неразвитости производственных объектов или в экстремальных условиях, когда критерии одних управляющих систем (например, управляющей системы верхнего уровня) имеют абсолютный приоритет либо совпадают с критериями других управляющих систем, жесткое управление, по крайней мере, по всем показателям состояния, является единственно возможной схемой.

Локализованное (или автономное) управление служит антиподом первой схемы и предусматривает делегирование всех типовых функций управления на нижний уровень или каждой из локальных систем управления. Управляющая система верхнего уровня (если она имеется) осуществляет только глобальное целеполагание – задание состава показателей состояния (а, возможно, и критерия эффективности) и назначение ряда ограничений на управленческие решения (например, в части источников финансирования, допустимых рынков сбыта определенных видов продукции, на качество продукции и др.). Типичный пример схемы локализованного управления – немонополизированное производство в условиях свободного рынка. Как правило, такая идеализированная схема может существовать непродолжительное время и только при избытке ресурсов, а также при опережающем спросе на изготовляемую продукцию или предоставляемые услуги. Начиная с момента насыщения рынка, возникновения связей или проявления дефицита ресурсов, появляется необходимость согласования управленческих решений и некоторых показателей состояния между разработчиками, поставщиками и потребителями, пусть даже опосредованно – через конкурентные отношения.

Координированное управление ориентируется на регламентацию управленческих решений и показателей состояния, значимых только с точки зрения всей системы объектов управления, например, народного хозяйства. Такая регламентация может выполняться как административными мерами – с помощью законодательных актов, нормативно-технических документов, так и экономическими – в виде разного рода договоров. Следует отметить, что в предельных вариантах схема координированного управления включает схемы жесткого и локализованного управлений.

При координированном управлении могут сосуществовать сопрягаемые системы управления даже с сильно различающимися критериями эффективности. При этом все интегрируемые системы управления нацелены на достижение приоритетных, глобальных целей, а для них самих реализуются более благоприятные условия функционирования, так как часть их жизненно важных входов и/или выходов обеспечивается мощными стимулами и средствами системы управления верхнего уровня, нивелирующей разногласия. Во многих случаях роль управляющей системы верхнего уровня как органа целеполагания и ресурсонаделения преобладает, но уже в полной мере учитываются критерии эффективности управляющей системы нижнего уровня. Степень регламентации управленческих решений и показателей состояния зависит от общегосударственной важности конечных результатов.

Различают три вида интеграции: сквозную, горизонтальную и вертикальную. Для всех этих видов интеграции правомерно применение известного принципа координируемости, который реализуется следующим образом.

Сквозная интеграция, как правило, сводится к интегрированию нескольких подсистем одной управляющей системы или их функциональных блоков, замкнутых на управление одним из подобъектов управления (см. рис. 1.7). В теории автоматического управления рассматриваемый случай имеет аналог – связанное регулирование.

Необходимо различать следующие ситуации:

- интегрируемые управляющие системы имеют единый критерий эффективности К (например, если рассмотреть в качестве него чистую прибыль предприятия для различных его участников);

Рис. 1.7. Схема сопряжения подсистем
при сквозной интеграции (условный пример)

- критерии управляющих подсистем К₁ и К₂ не совпадают и могут быть антагонистическими.

При едином критерии К реализуется управленческое решение вида (считается, что показатель состояния I и управленческое решение U являются векторами, а ограничения по реализуемости выдерживаются):

К(I₁, I₂ ) ® extr; i Î [1,2].

U_i

Особенности управления заключаются в том, что существуют:

Ф₁₂:U₁ ® I₂; Ф₂₁:U₂ ® I₁

и поэтому возникает заведомая рекурсивность:

U^opt₁ = arg extr K{I₁,I₂ (U^opt₂)};

U₁

U^opt₂ =arg extr K{I₁ (U^opt₁),I₂},

U₂

так как оптимальное решение U^opt₁ зависит от U^opt₂ и наоборот.

Кроме заведомой неоптимальности такого решения {U^opt₁, U^opt₂}, в общем случае требуется взаимный обмен информацией D₁ и D₂ об искусственно локализованных подобъектах управления и принимаемых в отношении них управленческих решений. Рациональность итогового сочетанного управленческого решения существенно зависит от последовательности его выработки, а также априорного, следовательно, и неэффективного распределения ограниченных управленческих ресурсов между управляющими подсистемами. Если информационные потоки D₁ и D₂ будут искажаться или окажутся неопределенными, даже применение мощного математического аппарата разрешения неопределенностей не позволит исправить положение.

Единственный выход, вытекающий из принципа координируемости, – слияние управляющих подсистем, причем достаточно их объединения только в части подготовки управленческих решений:

{U^opt₁, U^opt₂} = arg extr K {I₁ (U₁ ,U₂),I₂ (U₁,U₂)}.

{U₁ U₂}

При этом элементы, соответствующие оценке текущего состояния объекта управления, могут быть (или оставаться) декомпозированными.

При наличии критериев K₁ и K₂ подготовку управленческого решения лучше централизовать, применив методы скаляризации критерия эффективности, дабы перейти от задачи векторной оптимизации к задаче скалярной оптимизации.

Горизонтальная интеграция также может иметь разновидности (см. рис. 1.8).

При наличии единого критерия эффективности она должна сводиться к схеме жесткого управления. Практическое подтверждение этого тезиса часто наблюдается в жизни: только единая управляющая система способна обеспечить эффективное решение общей и единственной производственной задачи, в рамках которой в подобъектах протекают взаимосвязанные процессы, даже если данные подобъекты только технологически последовательны.

Рассмотрим ситуацию, когда интегрируемые системы управления имеют самостоятельные критерии K₁(I₁) и K₂(I₂). Несмотря на эту самостоятельность, подобъекты связаны подмножествами показателей состояния I₁ и I₂ – соответственно I*₁ и I*₂. Возможен случай, когда, например, I*₂ напрямую параметрирует K₁(I₁). Критерии K₁ и K₂, как правило, противоречивы (например, если они представляют собой прибыль поставщика и прибыль потребителя продукции). Опыт выхода из такой ситуации при решении частной задачи оптимизации плана приемо-сдаточных испытаний или выборочного контроля по критериям среднего риска изготовителя и заказчика известен, но только путем наложения ограничений на вероятность ошибки первого или второго рода либо применения последовательной стратегии по правилу (традиционно именуемому критерием) Вальда или другим правилам останова, то есть при простом виде решений и тривиальной связи их с критериями эффективности.

Рис. 1.8. Схема сопряжения подсистем
при горизонтальной интеграции (условный пример)

Важной особенностью горизонтальной интеграции с нетождественными критериями K₁ и K₂ является то, что могут существовать и, как правило, имеются управленческие решения U₁, улучшающие значения K₁ и не ухудшающие значения K₂, а также U₂, улучшающие значения K₂ и не ухудшающие значения K₁.

Если управленческое решение противоречиво влияет на K₁ и K₂, необходимо эти критерии агрегировать. В организационном аспекте это означает нахождение компромиссного решения по устранению разногласий, так как первая СУ и вторая СУ не могут существовать друг без друга.

Частные управленческие решения U*₁ и U*₂, представляющие собой подмножества соответственно U₁ и U₂, такие, что К₂ ¹ К₂ (U*₁); К₁ ¹ К₁ (U*₂) могут находиться как при автономном управлении из условия:

U^opt*_i = arg extr K_i (U*_i ); iÎ [ 1,2 ] .

{U*_i}

Однако компромиссные управленческие решения, даже зафиксированные в форме договора, не должны быть возведены в ранг абсолюта. Действительно, при нарушении договорных обязательств следует применять санкции в отношении контрагента-монополиста (но только в пределах, исключающих его ликвидацию, например, банкротство), а также предотвращать его нечувствительность к льготам и санкциям. В противном случае на практике это может означать и самоликвидацию. Поэтому при устранении разногласий следует идти на компромисс, предусматривая заведомо меньший приоритет для нарушителя и равные возможности контроля за подобъектами управления.

Для обоснования компромиссных управленческих решений должны существовать обособленные (например, посреднические или имплантированные в одну либо несколько управляющих систем) центры подготовки решений. Нельзя исключать ситуацию, когда обе управляющие системы будут ориентироваться на встречно-параллельную работу или согласятся на определенную специализацию.

Если имеются альтернативы {СУ₁₁, СУ₁₂,...} и/или {СУ₂₁, СУ₂₂,...}, то горизонтальная интеграция означает и принятие решения о выборе предпочтительного контрагента.

Во всех случаях она предполагает взаимный обмен информацией о факторах, влияющих на критерии эффективности.

Из рассмотренной процедуры горизонтальной интеграции видны искусственность и, более того, вредность планирования роста объемных показателей производства, оторванных как от спроса, так и от располагаемых ресурсов управления, а также объективный характер тенденции к возникновению и повышению сбалансированности развития взаимодействующих объектов, даже если это не стимулируется специально со стороны.

Вертикальная интеграция самая сложная. При этом считается, что имеются критерий эффективности управляющей системы верхнего уровня К и критерии двух управляющих систем нижнего уровня К_Н1 и К_Н2 (см. рис.1.9). Критерии К_Н1 и К_Н2 противоречивы и недостаточно представительны для управляющей системы верхнего уровня, поскольку в противном случае ее существование излишне и достаточно горизонтальной интеграции управляющей системы нижнего уровня, если не считать функций кредитора, которые может выполнять банковская организация. Если же представить управляющую систему верхнего уровня как орган управления в виде источника ресурсов, то следует перейти к жесткому управлению, так как ее ресурсы могут формироваться только за счет отчуждения вновь создаваемых ресурсов системы управления нижнего уровня – например, отчислений от их прибылей.

Вертикальная интеграция заключается в том, что СУ₁ и СУ₂ нижнего уровня устанавливаются модифицированные критерии оптимизации К_М1 (К_Н1) и К_М2 (К_Н2), а также реализуются управления U^opt₁₂ и U^opt₁₁, такие, что:

U^opt_2i =arg extr K_Мi (K_Нi ); iÎ [ 1,2 ] ;

U_2i

K_Нi [I_2i (U^opt_2i,U^opt_1i)] не хуже K^доп_нi ; iÎ [ 1,2 ] ;

{U^opt₁₁ ,U^opt₁₂} = arg extr K(U^opt₂₁,U^opt₂₂),

{U_11, U₁₂}

где К^доп_Н1,К^доп_Н2 – допустимые значения соответственно критериев К_Н1, К_Н2.

Поскольку вопрос существования такого решения очень сложен, могут изыскиваться виды К^Р_М1, К^Р _М2, а также U^Р₂₁, U^Р₂₂, U^Р₁₂ и U^Р₁₁ такие, что:

K_Нi [I₂₁ (U^Р_2i, U^Р_1i)] не хуже K^доп_Нi ; iÎ [ 1,2 ] ;

K_В (K_mi,U^p_ji ); i,jÎ[1,2] не хуже K^доп_В,

Рис. 1.9. Схема сопряжения подсистем
при вертикальной интеграции (условный пример)

где K^доп_В – допустимые значения критерия K_В.

Из указанных соотношений видно, что вертикальная интеграция практически сводится к многокритериальной оптимизационной управленческой задаче и нахождению области неулучшаемых управленческих решений. В зависимости от накладываемых ограничений управленческая задача может иметь решение либо пустое, либо единственное (что маловероятно), либо в виде множества допустимых альтернатив. Принципиальное отличие данной задачи от известных многокритериальных прототипов – необходимость внутренней генерации рациональных дополнительных критериев.

В частном случае, когда критерии K_Н1, K_Н2, K_В тождественны, вертикальная интеграция приводится к принципиально более простой версии – оптимальному ресурсораспределению в рамках жесткого управления сообразно ряду показателей состояния подобъектов управления, но, возможно, не по всем.

Для того чтобы исключить обязательность знания связей I_2i=I_2i(U_2i); iÎ [ 1,2 ] для системы верхнего уровня, необходимы встречное генерирование и обмен сведениями об альтернативах управленческих решений между управляющими системами различных уровней.

Принцип координируемости, как уже отмечалось, пригоден при различной приоритетности критериев управляющей системы верхнего иерархического уровня над критериями управляющих систем нижнего иерархического уровня.

Дата добавления: 2015-04-29