Эффективность системы — способность к достижению поставленных целей за оговоренный период времени при расходе определенного количества ресурсов и возможном наличии некоторых специфических ограничений.
Эмерджентность — несводимость свойств отдельных элементов к свойствам системы в целом. Только все вместе эти элементы образуют некоторое системное единство – сложную систему.
Со свойством эмерджентности тесно связаны исследовательские процедуры агрегирования и декомпозиции.
Агрегирование — это объединение нескольких параметров системы низшего уровня в параметры системы более высокого уровня (параметры более низкого уровня находят отражение в агрегированных параметрах высшего уровня).
Декомпозиция — это разделение целого на части. По причине сложности не всегда возможно исследовать и провести анализ системы в целом. В этом случае прибегают к декомпозиции и исследуют эти части как самостоятельные объекты. В частности, выделяют подсистемы: субъект (управляющую систему) и объект управления.
Выбор принципа декомпозиции является важным этапом исследования. Чаще всего декомпозицию производят путем выделения функций, контуров управления или агрегатов.
Многофункциональность — это способность большой системы к реализации некоторого множества функций (для государства это обеспечение обороноспособности, развитие науки и культуры и т.д.) на заданной структуре. Многофункциональность проявляется в свойствах гибкости, адаптации, живучести.
Гибкость — это свойство системы изменять цель и параметры функционирования в зависимости от условий функционирования (адаптация) или состояния подсистем (живучесть). Гибкость обеспечивается избыточностью элементов и управлением с обратной связью. Гибкое управление обеспечивает возможность изменения функций и структуры системы (реконфигурации) и(или) ее параметров.
Адаптация — это способность изменения целей и параметров функционирования при изменении условий функционирования.
Живучесть — это способность изменять цели и параметры функционирования при отказе и(или) повреждении элементов системы.
Надежность системы — это свойство системы реализовывать заданные функции в течение определенного периода времени с заданными параметрами качества.
Безопасность системы — это способность не наносить недопустимые воздействия здоровью нации, персоналу, окружающей среде. Безопасность и опасность составляют полную группу событий. Долговременная (экологическая) безопасность — характеризуется тем, что недопустимые воздействия не возникают за время, сравнимое с периодом жизни человека. Безопасность чрезвычайных ситуаций обеспечивается возможностью избежать катастрофического поражающего воздействия на здоровье нации при наступлении природных или техногенных катастроф, конфликтах ветвей власти и т.п.
Стойкость — это свойство системы выполнять свои функции при выходе параметров внешних условий системы за определенные ограничения или допуски. В отношении механических систем говорят о запасе прочности.
Уязвимость — способность получать повреждения при воздействии внешних и(или) внутренних поражающих факторов.
Устойчивость — способность возвращаться в исходное состояние после некоторых возмущающих воздействий, например, острых внешних, экономических или социальных конфликтов.
Необходимо отметить, что часто не делают различий между понятиями «надежность», «безопасность», «стойкость», что на практике может приводить к тяжелым последствиям.
В процессе исследований систем управления необходимо установить наличие всех перечисленных свойств. Отсутствие хотя бы одного из этих свойств может исключать систему из разряда сложных, вызывать повышенные риски деятельности, которые могут проявиться при изменении условий или состояний элементов системы.
2. Элементы и классификация систем управления
Существует большое число классификаций систем управления — объектов исследований. Это определяется большим разнообразием объектов, целей, методов и технических средств управления.
Базовой системой приемов, знаний и понятий, определяющей функции и основные параметры системы управления, является технология управления.
Технологией управления называется сочетание квалификационных навыков, способов, методов, приемов, оборудования, инфраструктуры, инструментов и соответствующих технических знаний, необходимых для решения проблемы, внесения желаемых изменений, преобразований в материалах, информации или людях в процессе достижения ими поставленных целей.
Представляется возможным выделить простые технологии управления, гибкие, информационные, интеллектуальные.
Простыми технологиями управления — технологии, которые позволяют получить в процессе работы один заранее определенный результат.
Гибкие технологии управления позволяют получить (в зависимости от складывающейся ситуации управления) один из ряда заранее определенных возможных результатов.
Информационные технологии управления позволяют в процессе работы на основе поступающей и имеющейся информации изменять набор возможных результатов.
Интеллектуальные технологии управления позволяют на базе известных знаний получать в процессе работы новые знания и на их основе менять, совершенствовать цели, задачи, методы работы для получения принципиально нового результата и/или синергического эффекта непропорционально большого роста эффективности функционирования.
По признаку глобальности сферы принимаемых управленческих решений выделяют централизованные и распределенные технологии и системы управления.
В централизованной системе управления решения принимаются одним лицом (в одном центре) и охватывают объект управления в целом. Положительными чертами такого управления являются высший уровень планирования, координации и контроля деятельности. Однако рост сложности, масштабов объекта управления приводит к появлению:
во-первых, «эффекта бутылочного горла», когда решения долго не принимаются по причине перегрузки лица или центра принятия решений;
во-вторых, увеличению длительности «цикла управления» из-за отдаленности места принятия решений от места их исполнения. Это может вызывать асинергический эффект резкого снижения эффективности управления. Для снижения вероятности такого эффекта создают распределенные системы управления.
Распределенная технология (или система) управления характеризуется наличием ряда иерархически, функционально, структурно связанных центров принятия решений и(или) ответственности в согласованных сферах управления деятельностью ОПС (от государства до организации).
«Распределение» затрагивает: декомпозицию целей и функций; распределение прав на принятие решений и распоряжение ресурсами; определение сфер ответственности и др. «Распределение» дополняют процедурами предварительного согласования и отчетности.
Недостатками таких систем являются повышенные риски:
– нарушения целостности при «распределении»;
– конфликтов уровней и/или элементов системы.
В настоящее время большинство технологий и систем управления распределенные.
Предметом при исследовании таких систем управления могут быть: оптимальность или рациональность распределения чего-то (целей, функций, ресурсов и т.п.); достаточность согласований решений и быстродействия системы и пр.
В качестве объектов и инструментов при реализации технологий и систем управления в определенных предметных областях деятельности могут рассматриваться:
законодательная и нормативная деятельность;
прямое администрирование;
информационные технологии и реклама;
финансы и финансовый менеджмент.
Системами управления снабжают сложные системы, которые от этого еще более усложняются и могут быть представлены как совокупность объекта управления (того, чем управляют) и субъекта — системы управления.
Системой управления можно называть конкретный аппаратурный, нормативный, функциональный вариант реализации технологии, позволяющий решать конкретную проблему управления. Системами управления считают системы, которые предназначены для такого воздействия на объект управления, которое переводит этот объект в желаемое состояние и/или придает параметрам происходящих в нем процессов определенные количественные или качественные значения. При этом качеством называют специфику данного объекта. Необходимые изменения в управляемом объекте (или процессе) управления производят под воздействие управляющих сигналов или воздействий.
Система управления включает следующие элементы:
датчик информации о состоянии объекта управления;
подсистему сбора и передачи этой информации;
подсистему обработки и отображения этой информации;
подсистему выработки управляющих воздействий;
каналы, подсистему передачи управляющих воздействий;
исполнительные устройства.
По участию человека в принятии и реализации решений выделяют автоматические (без участия человека) и автоматизированные (с участием человека, чаще всего оператора) системы управления.
Применение автоматических систем управления ограничено объектами и процессами, которые могут быть описаны и в отношении которых можно заранее разработать модели. Они работают по жестким, заранее заданным алгоритмам.
Такие системы также применяют для обеспечения безопасности управления и эффективности некоторых быстропротекающих процессов управления, часто при одновременном сохранении за менеджером задач наблюдения и контроля.
Если заранее описать, предсказать все ситуации невозможно, то участие человека в системе управления становится необходимым. Наибольшее распространение в настоящее время получили автоматизированные системы управления (АСУ) с распределением функций между человеком-оператором и техническими средствами, основными из которых могут быть признаны вычислительные машины.