Информационные основы управления общие принципы управления

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ

ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ УПРАВЛЕНИЯ

Слово «управление» в современном мире употребляется столь же часто как и слово «информация». Однако, чтобы детально разобраться в нем требуются определенные усилия.

ПОНЯТЬ

ПРИМЕР Рассмотрим простейшую ситуацию. Некому человеку необходимо попасть из точки А на берегу реки в точку В на другом берегу. В распоряжении этого человека есть лодка, которой он может управлять

(рис. ).

В

М

А

рис.

В этом примере присутствуют:

• субъект управления – человек;

• объект управления – лодка;

• внешняя среда – река.

Все эти вместе взятые компоненты образуют систему управления.

Далее, субъект управления, в данном случае, человек ставит перед собой какую-то цель, в данном случае – переправиться на другую сторону реки. С точки зрения системы управления – достижение цели есть изменение состояние системы: из начального состояния ( человек в точке А) в конечное состояние (человек в точке В). При этом, воздействие внешней среды – течение реки препятствует достижению цели.

Процесс управления состоит в том, что имея информационную модель конечного состояния системы, субъект управления воздействует на управляемый объект, лодку. Однако в процессе управления ему приходится считаться с течением реки. Для этого он создает информационную модель текущего состояния системы, например, в точке М и сравнивает ее с желаемым, конечным состоянием. Но основе этого сравнения субъект управления вырабатывает управляющее воздействие.

Безусловное, здесь мы имеем дело с некоторой моделью процесса управления. Поскольку всякая модель является результатом формализации, отметим основные моменты, приводящие к данной модели:

а) предполагается, что цели управления, поставленные субъектом, или полученные им извне не меняются в процессе управления:

б) цели стоящие перед субъектом можно выразить через состояние системы. Более того, если система допускает описание через множество количественных параметров, цель управления понимается как некоторое фиксированное значение этих параметров.

в) объект управления не может влиять ни на управляющие воздействия субъекта, ни на цели управления, ни на информационные модели системы управления.

г) природа управляющих воздействий не уточняется.

В этих предположениях общая схема управления выглядит следующим образом (рис…).

цель

текущее

состояние

системы

конечное

состояние

системы

===/

обратнаяо обоб

рис

Подобная схема во многих случаях может служить адекватной моделью процесса управления.

ПРИМЕР Пусть система управления состоит из компьютера, его пользователя и внешних по отношению к ним факторов, например, электрической проводки, питающей компьютер. Предположим, пользователь, субъект управления, поставил цель - скопировать файл с диска С:\ на диск А:\. Объектом управления, естественно, является компьютер. Управляющее воздействие состоит в том, чтобы подвести курсор курсор к файлу и нажимать клавишу F5. Обратная связь проявляется в том, что компьютер может выдать сообщение, что на диске А:\ нет свободного места. Тогда субъект управления должен скорректировать свои действия: стереть или переместить часть файлов с диска А:\. Внешняя среда может быть нейтральной, по отношению эту процессу управления и влиять негативно, если, например, неожиданно выключится свет.

ПРИМЕР Перед конструкторским бюро поставлена цель – спроектировать новый самолет, который мог бы перевозить тяжелые грузы и пассажиров на большие расстояния. Эта общая цель, конкретизируется в параметры будущего самолета, то есть в параметры той системы, которую представляет собой самолет: дальность полета не менее, скажем 7000 км. и грузоподъемностью 20 т, скоростью не менее 800 км/час, и потолком не менее 12 000 м. Субъект управления – главный конструктор выдает управляющие воздействия в виде идей, планов, приказов и т.п. Объектом управления, в данном случае является члены конструкторского бюро. Обратная связь осуществляется на основе планов и чертежей самолета и его отдельных узлов, которые конструкторское бюро предоставляет главному конструктору.

ПРИМЕР В 1971 вышла книга одного из крупнейших специалистов в области управления Дж.Форрестера «Мировая динамика», в которой он предлагает на мировую систему как на объект управления. При этом под «мировой системой» он понимал систему, состоящую из совокупности следующих взаимосвязных элементов: человек, естественная окружающая среда, социальные системы и технологии. Одним из важнейших этапов управления является этап моделирования. «Каждый человек, который предлагает политику, закон или последовательность действий, делает это на основе модели, к которой он в данный момент испытывает наибольшее доверие». При моделировании, согласно Форрестеру, необходимо придерживаться следующих правил:

• модель должна быть хорошо определенной в любой момент времени;

• лучшая на современном этапе модель должна заменить менее ясные и менее точные модели;

• необходимо непрерывно совершенствовать уже имеющиеся модели.

Самым важным в управлении является выявление изменений в системе, вызванные «петлями обратной связи». Петля обратной связи – это замкнутая цепочка взаимодействий, которая связывает исходное действие с его результатом, изменяющим характеристики окружающих условий и которые, в свою очередь, являются «информацией», вызывающей дальнейшие изменения. Причина и следствие часто рассматриваются односторонне. «Мы говорим, что действие А вызывает результат В. Но такое понимание не полно. Результат В представляет собой новое состояние системы, изменение которой в будущем повлияет на действие А.». Управление предполагает постоянный сбор информации о состоянии управляемой системы и среды, в которой эта система функционирует.

Итак, в любом процессе управления всегда происходит взаимодействие двух систем — управляющей и управляемой. Если они соединены каналами прямой и обратной связи, то такую систему называют замкнутой или системой с обратной связью. По каналу прямой связи передается сигналы (команды) управления, вырабатываемые в управляющей системе. Подчиняясь этим командам, управляемый объект осуществляет свои рабочие функции. В свою очередь, объект управления соединен с управляющей системой каналом обратной связи, по которому поступает информация о состоянии управляемого объекта. В управляющей системе эта информация используется для выработки новых сигналов управления.

Но иногда бывает так, что нарушается нормальное функционирование каналов прямой или обратной связи. В этом случае система управления становится разомкнутой. Разомкнутая система оказывается неспособной к управлению. И в этом случае вряд ли можно ожидать достижения заданной цели деятельности.

ПРИМЕРЫ, когда нарушена работа прямого канала связи:

• учитель объясняет ученикам задание, которое они должны выполнить, но громкий шум за окнами заглушает его голос;

• вы набираете на клавиатуре команду компьютеру, но соединительный провод поврежден;

• водитель хочет снизить скорость автомобиля, но тормоза “отказали”;

• телевизионный ролик “призывает” избирателей голосовать за какого-либо кандидата, но зрители переключают телеканал.

ПРИМЕРЫ, когда обратная связь нарушена, либо отсутствуют каналы обратной связи:

• информация, отображаемая на дисплее компьютера - важный канал обратной связи в системе “пользователь-компьютер”, если дисплей выходит из строя, то использовать компьютер становится крайне затруднительно;

• бухгалтерские отчеты о деятельности подразделений предприятия играют роль одного из каналов обратной связи в управлении предприятием. искажение данных в них или задержка со сроками сдачи может привести к финансовым потерям;

• светофор на перекрестке неспособен воспринимать информацию о текущем состоянии движения на этом перекрестке, например, с какой стороны скопилось больше машин.

Принцип замкнутой системы управления, или принцип управления с обратной связью, лежит в основе действия большинства современных систем автоматического управления, в том числе компьютера.

Как видно из примеров, управляющее воздействие может иметь различную природу. Оно может быть:

• материальным;

• информационным.

Достижение цели требует, как правило, совместных действий многих объектов управления. В этом случае общая цель разбивается на ряд более частных целей, осуществление которых «поручается» отдельному объекту. При этом субъект несет ответственность за осуществление этой общей цели.

Такую общую цель часто называют стратегической или перспективной целью, в то время как частные цели называют – тактическими.

Умение ставить и осуществлять стратегические цели является важнейшим качеством крупного руководителя: главы государства, полководца, руководителя предприятия.

ПРИМЕР. Вопреки распространенному мнению, Наполеон Бонапарт не был выдающимся стратегом. Его основной принцип: «Надо ввязаться в бой, а том посмотрим» характеризует его, прежде всего, как исключительно одаренного тактика, который может найти решения в самой неожиданной ситуации. В то же время многие его стратегические цели не были воплощены в модели «конечного состояния системы», что в итоге привели к крушению империи и личной катастрофе. Например, вторгшись в Россию, «Великая армия» не имела ни полевых кухонь, ни палаток, ни нормальных лазаретов – уже в Смоленске на перевязки использовались пергаменты из городского архива. В то же время М.И. Кутузов в отличие от Наполеона был первоклассным стратегом. Во имя осуществления стратегических целей он мог пойти на проигрыш целей тактических: отступление, оставление Москвы. Он же понимал также, что в стратегических цели России не входит преследование разбитой наполеоновской армии за ее пределами, но его не послушал Александр III. Как показала история, и здесь Кутузов оказался прав.

ПРИМЕР Одной из основных задач управления является создание является создание системы, т.е. организация отдельных элементов в единое целое. Еще в ХIX веке русский ученый Е.С.Федоров, что для любого вещества, способного к кристаллизации существует весьма небольшое число геометрических форм, которые принимают возникающие кристаллы. Это означает, что организационные формы, независимо от их содержания, подчиняется вполне определенным законам. Искусство управления в этом случае заключается в том, чтобы хорошо понимать эти законы и использовать их в процессе управления.

Управлять системой проще, когда ее состояние описывается некоторыми параметрами. Если целью управления является организация системы, то и в этом случае можно ввести некоторый параметр, характеризующей меру ее организации (или меру хаоса). Этот параметр называется энтропией. Чем больше организована система, тем меньше ее энтропия. В физике известен принцип, получивший название «второго начала термодинамики», который звучит следующим образом: «энтропия замкнутой системы возрастает» Из этого принципа следует, что стабилизировать энтропию в замкнутой системе невозможно. Чтобы избежать ее возрастания, а, следовательно, хаоса необходимо «разомкнуть» систему, т.е. рассмотреть процессы с отрицательный энтропией, протекающие через границу системы. Понятие энтропии оказывается очень существенным для объяснения в рамках естественнонаучной теории феномена жизни. Знаменитый физик, один из создателей современной квантовой теории Э. Шредингер, в своей книге: "Что такое жизнь?" утверждал, что живой организм, является открытой системой, которая, с одной стороны, производит энтропию (т.е. создает некоторый хаос), с другой стороны – питается потоком отрицательной энтропии, так, что их общая сумма равна нулю.

ПРИМЕР Важность организации управления, которая ведет к достижению общей цели, хорошо видна из следующей схемы распределения ролей на современной фирме, предложенной специалистом по менеджменту Г. Минцбергом.

ПРИМЕР Одной из особенностей современного процессора Pentium является конвейерная обработка информации и поддержка многопроцессорного режима работы. Наличие в процессоре двух конвейеров позволяет ему одновременно выполнять две команды. Каждый конвейер разделяет выполнение команды на пять этапов:

• считывание команды из оперативной памяти или кэш-памяти;

• декодирования команды;

• выполнение команды;

• обращение к памяти;

• запоминание полученного результата.

Приведенная схема управления, при определенном уровне формализации ее основных компонент может послужить основой автоматизации процесса управления в самом широком смысле.

ПРИМЕР Команда цикла в языке программирования может рассматриваться как простейший вариант машинной реализации приведенной схемы управления:

пока (верно некоторое утверждение А)

начало цикла

выполнять некоторую

серию команд

конец цикла.

ПРИМЕР Примером технической системы управления является зенитное орудие, управляемое радаром. Такие зенитки всесторонне изучались во время второй мировой войны и результаты этих исследований сыграли важную роль в выработке теоретических положений кибернетики.

ПРИМЕР. В 60-х годах в образовании были очень популярны идеи так называемого «программированного обучения», которое осуществлялось в соответствие с рассмотренной схемой управления. Суть его состояла в следующем.

Ученику предъявлялась некоторая порция информации, которую он должен был осмыслить, после этого ему предлагался проверочный тест и новая порция информации и т.д. Этот процесс отчасти напоминает обработку текстов компьютером. Не случайно учебный материал, разбитый на такие порции назывался «линейной программой». Более сложно были устроены «разветвленные программы». Если ученик неправильно выполнял тест, ему предлагалась подсказка (т.е. учитывалась обратная связь) и соответствующая порция учебной информации, после чего он возвращался к основному изложению.

ЗНАТЬ

Под управлением понимают совокупность действий, осуществляемых человеком, группой людей или автоматическим устройством, направленных на поддержание или улучшение работы управляемого объекта в соответствии с имеющейся программой (алгоритмом функционирования) или целью управления.

Цель управления может быть:

• перспективными (стратегическими);

• тактическими.

Цели управления могут быть сформулированы как конечное состояние системы.

При изучении структуры процессов управления выделяют три основные проблемы:

• задачи по изучению свойств объектов управления, их динамических характеристик, характера реагирования на управляющие воздействия, энергетические, экономические и другие характеристики;

• анализ различных видов органов управления, форм и способов выработки управляющих воздействий, формирование и согласование множества критериев качества (целей) управления, обеспечение устойчивости функционирования управляемых органов и др.;

• задачи передачи информации, ее восприятия, оценки ее количества, кодирования, обеспечения помехоустойчивости и помехозащищенности (теория информации).

В любом процессе управления всегда происходит взаимодействие двух систем — управляющей и управляемой. Если они соединены каналами прямой и обратной связи, то такую систему называют замкнутой или системой с обратной связью.

Назначение обратной связи:

• передача информации о состоянии объекта управления управляющей системе.

• Основными функциями обратной связи являются:

• контроль, в какой степени достигнуты (или не достигнуты) цели управления;

• регулирование управляющих воздействий.

По каналу прямой связи передается сигналы (команды) управления, вырабатываемые в управляющей системе. Подчиняясь этим командам, управляемый объект осуществляет свои рабочие функции. В свою очередь, объект управления соединен с управляющей системой каналом обратной связи, по которому поступает информация о состоянии управляемого объекта. В управляющей системе эта информация используется для выработки новых сигналов управления.

Иногда бывает так, что нарушается нормальное функционирование каналов прямой или обратной связи. В этом случае система управления становится разомкнутой. Разомкнутая система оказывается неспособной к управлению. И в этом случае вряд ли можно ожидать достижения заданной цели деятельности.

Принцип замкнутой системы управления, или принцип управления с обратной связью, лежит в основе действия большинства современных систем автоматического управления, в том числе компьютера.

Управление осуществляется на основе информационных моделей:

• целей управления (которые проще всего представить как конечное состояние системы),

• текущего состояния объекта управления, строящиеся на основе информации, передаваемой по каналам обратной связи;

• управляющих воздействий, способных привести к уменьшению рассогласования целевых параметров и параметров состояния объекта;

• критериев эффективности принимаемых решений, субъектом управления;

• проверки эффективности управляющих воздействий;

• задающие перечень и порядок действий объекта управления, передаваемые по каналам прямой связи.

Эффективность управления, в первую очередь, зависит от адекватности приведенных моделей.

Управляющее воздействие может быть:

• материальным (физическим, химическим, биологическим и т.д.);

• информационным.

УМЕТЬ

ЗАДАНИЕ 1 Опишите все системы управления персонального компьютера. Попытайтесь выстроить их в некоторую иерархию (систему подчинения).

ЗАДАНИЕ 2 В одном из приведенных выше примеров была описана техническая система управления, состоящая из зенитного орудия и связанного с ним радара. Приведите примеры из живой природы, которые в

точности копировали бы эту схему управления. (На самом деле, все складывалось, как раз, наоборот: система управления в живой природе послужила прототипом технической системы).

ЗАДАНИЕ 3 Между понятиями «информация» и «энтропия» в некоторых случаях можно установить очень простую связь. Какую?

ВОПРОС-ПРОБЛЕМА

Опишите подробно все информационные модели, которые необходимо построить и исследовать в процессе управления, согласно приведенной выше схеме.

ИНТЕРЕСНЫЙ ФАКТ

Наука об управлении, «кибернетика», появилась давно.

В 1843 году в Познани выходит на польском языке книга профессора философии Б.Трентовского «Отношение философии к кибернетика как искусству управления народом».

В 1929 г. появляется трехтомный труд русского ученого А. Богданова «Всеобщая организационная наука (Тектология)».

Наконец, в 1948 г. Н.Винер издает книгу «Кибернетика или управление и связь в животном и машине». Именно с этой книге, в значительной мере благодаря рекламе и саморекламе, слово «кибернетика» прочно вошло в нашу жизнь.

Между тем, греческое слово «кибернетика», χοβερνώ (гиберно) означает «губернию», соответственно, слово χοβερνετ (гибернет) есть « губернатор», правитель. В других европейских языках также можно найти аналоги греческого термина. Например, на английском и французском языках Gouverment означает «правительство», gouverneur – губернатор и т.д.

РАСШИРЬ СВОЙ КРУГОЗОР

Управление в человеческом обществе основано на власти. Еще очень давно апостол Павел высказал мысль, что всякая власть об Бога. Эта мысль в силу понятных причин вызывает сегодня очень противоречивые чувства. Но

приведем слова апостола о власти не в усеченном виде, как это обычно делается, а в полном.

«Всякая душа да будет покорна высшим властям; ибо нет власти не от Бога, существующие же власти от Бога установлены. Посему противящийся власти, противится Божию установлению: а противящиеся сами навлекут на себя осуждение. Ибо начальствующие страшны не для добрых дел. Но для злых. Хочешь ли не бояться власти? Делай добро и получишь похвалу от нее, ибо начальник есть Божий слуга тебе на добро. Если делаешь зло, бойся ибо он не напрасно носит меч; он Божий слуга, отмститель в наказанное делающему злое (Рим. 13, 1-4)».

Итак, с точки зрения апостола власть - это инстанция пресекающая зло, иными словами наводящая в стране порядок. Ведь в данном контексте зло можно понимать лишь как общественное зло, как нарушение гражданского порядка. Если же власть этого не делает, значит это не власть незаконно называющая себя властью. Разумеется, понятие добра и зла может быть очень разными. Например, готтентоты (африканское племя, известное своими разбойничьими наклонностями) считают, что зло - это когда зулусы уводят их быков, а добро – когда он угоняет быков у зулусов. Однако понятие общественного зла, то есть отсутствие порядка в «доме» одинаково для всех времен и народов (вспомним, что одной из основных задач управления является именно «наведение порядка»). Эгоизм, в целом, присущ человеческой натуре. В своих крайних проявлениях он стремиться получить от других больше чем отдать самому. Но все одновременно не могут осуществить свои желания – баланс не сойдется, поэтому людей надо силой заставлять брать в среднем не больше, чем они отдают и отдавать не меньше, чем они берут. Это и есть основная цель управления в человеческом обществе, которая осуществляется субъектом управления – властью.

С этой задачей власть может справляться двояко (на что указывает апостол Павел):

• поощрять тех кто совершает добро (приносит обществу пользу);

• карать тех, кто совершает зло (идет против общественных интересов).

Хорошая власть (субъект управления) стремиться достичь цели, избегая мер, оскорбляющих личное достоинство человека. Плохая власть – напротив, действует грубой силой, держит народ в страхе и тем самым достигает цели.

Но есть третий путь, «очень плохой», полный отказ от власти. В этом случае эгоизм, подобно попавшим в воду сухим дрожжам, способен разбухнуть и сломать все государственные и общественные институты и принести людям неисчислимы беды.