Системное управление

СоВетНиК, 2019 № 1

УДК 005.5

В. Я. Цветков

Системное управление

Системное управление является надстройкой для многих видов управления. Использование модели сложной системы в управлении создает эффект синергии. Статья описывает диверсификацию системного управления. Она состоит в реализации системного управления разными способами. Системное управление должно отвечать дополнительным принципам. Эти принципы называют принципы системного управления. Системное управление создает дополнительные логические основы управления. Логические основы управления заключаются в создании логических описаний технологий управления. Логические описания позволяют использовать математическую логику для оценки области существования управляющего решения. Статья описывает объект управления как сложную систему. Такое описание возможно за счет использования формализма теории систем. Описание объекта управления как сложной системы достигается путем использования ключевых параметров, среди которых имеются системные и не системные параметры. Такую модель объекта называют системной моделью. Системное управление совместимо с другими видами управления. Дополнительно оно имеет свои специфические реализации. Эти реализации называют управление по системным параметрам. Системное управление требует дополнительного анализа и моделирования. Это приводит к повышению надежности и снижению рисков.

Ключевые слова: управление, системное управление, системная модель, логическая модель, управление по структуре, управление по ресурсам

V. Ya. Tsvetkov

System management

System management is an add-on for many types of management. Using a complex system model in management creates a synergy effect. The article describes the diversification of system management. It consists in the implementation of system management in different ways. System management must comply with additional principles. These principles are called the principles of systems management. System management creates additional logical bases of management. The logical basis of management is to create logical descriptions of management technologies. Logical descriptions allow you to use mathematical logic to evaluate the region of existence of a control decision. The article describes the control object as a complex system. Such a description is possible through the use of the formalism of systems theory. Description of the control object as a complex system is achieved by using key parameters, among which there are system and non-system parameters. This object model is called the system model. System management is compatible with other types of management. System management has its own specific implementation. These implementations are called system control. System management requires additional analysis and modeling. System management leads to increased reliability and reduced risk.

Keywords: management, system management, system model, logical model, structure management, resource management

Введение

истемное управление является надстройкой над многими технологиями управления. Основой для применения системного управления являются свойства сложной системы целостность и эмерджент-ность. Свойство эмерджентности [1 ] состоит в том, что система как целостное образование обладает дополнительными положительными свойствами, которое пропадает при делении системы на части или нарушении ее целостности. Отсюда системное управление создает синергетический эффект, который пропадает при использовании разрозненных технологий управления. Существуют разные системы и разные виды управления. Сложные организационные системы [2] требуют организационного управления. Сложные технические системы [3, 4] требуют технического управления. Сложные технологические системы [5] требуют технологического управления. Интеллектуальные системы требуют интеллектуального управления [6]. Сложные информационные системы [7] требуют информационного управления. Сложные организационно технические системы [8] требуют комплексного управления включающего информационную, технологическую и организационную составляющую. Кроме направлений системного управления существуют разнообразные виды управления. Можно отметить следующие виды управления, связанные с системным управлением: нормативное [9] и эвристическое [10], мягкое [11], детерминированное [12], субсидиарное [13], ситуационное [14], когнитивное [15], информационное [16, 17] и многие другие. Системное управление применимо для всех перечисленных видов управления как основа, повышающая эффект от управленческой деятельности. Системное управление подразумевает создание модели объекта управления, которая является аналогом сложной системы. Логика является основой системного управления. Для достижения цели управления строят логическую цепочку, которая связывает исходную ситуацию с целевой ситуацией. Логическая цепочка хорошо верифицируема и это является средством повышения надежности системного управления.

Диверсификация системного

управления

Существуют различные точки зрения на содержание понятия «системное управление».

Исследование различных аспектов системного управления позволяет выделить наиболее важные направления его применения.

Первое направление рассматривает данный вид управления как один из теоретических методов выбора лучшего решения проблемы, отождествляя его, системным решением задачи управления. В этой интерпретации системное управление интерпретируется как «системный и оптимизационный анализ», так как акцент делается на получении теоретического решения задачи.

Второе направление рассматривает системное управление как сложную технологическую систему, обладающую свойствами целостности и эмерджентности.

Третье направление системного управления акцентирует внимание на объекте управления. В рамках этого направления объект управления рассматривается как сложная система [18].

В четвертом направлении системное управление исследует сложную систему как системный комплекс, включающий систему управления, объект управления, связи между ними и управленческие ситуации [14].

Для всех направление имеет место информационная поддержка управления. Для системного управления поиск решения проблемы управления начинается с анализа всей доступной информации и построения необходимых моделей.

Принципы системного управления

В теоретическом плане системное управление - это совокупность концепций, методов и приемов решения управленческих проблем. Принципы системного управления - это результат обобщения опыта управления при работе со сложными системами. Наиболее часто к принципам системного управления причисляют: принцип целеопределенности, принцип информирования, принцип эквифинальности, принцип связности, принцип логического следования, принцип развития, принцип стоха-стичности.

Принцип целеопределенности - это принцип четкой постановки цели, который требует четкой формулировки цели управления.

Принцип информирования. Для управления необходимо располагать исчерпывающей репрезентативной и достоверной информацией.

Принцип эквифинальности. Задача управления может быть решена разными методами и путями при разных начальных условиях и разными путями.

Принцип связности. Рассмотрение любой системы управления или технологии управления предполагает связи между воздействием и состоянием. А также связи в цепочке управления и информирования о состоянии.

Принцип логического следования. Технология управления представляет собой логическую цепочку, которая состоит в логическом следовании: воздействия, передачи воздействия, получением воздействия, интерпретацией воздействия и изменением состояния объекта управления. Необходимо не только выявить эту цепочку, но и построить ее логическую модель для анализа на выполнимость и непротиворечивость.

Принцип развития. Этот принцип предполагает, что в длительном процессе управления объект управления может развиваться также, как и технология управления. Этот принцип требует использования либо вариативных моделей, либо динамических моделей. Анализ системного управления, как правило, связан с перспективой развития. Поэтому особый интерес представляет любая информация о ситуациях развития, будущих ресурсах, продуктах, технологиях. В этой связи прогнозирование является важнейшей и сложнейшей частью анализа системного управления.

Принцип стохастичности. Этот принцип требует учета случайностей в поведении объекта управления под влиянием внешней среды.

Логические основы системного

управления

Логические основы используются в различных вариантах. Все они основаны на построении логических и функционально логических моделей [19]. Часто встречающейся логической моделью является модель дерева целей. В рамках «чистой логики» оно строится как семантическое дерево. Если семантической дерево построить нельзя, то дерево целей строят с помощью модели дихотомического дерева.

Вторым типом логических моделей в системном управлении являются модели причинно-следственных связей [20; 21]. В области логики они трансформируются в модели логического следования. Основные элементы системного управления являются логическими единицами, простейшими из которых являются логические связки исчисления высказываний.

Правильное применение логических элементов в системном управлении определяет возможность проверки получения результата управления до реализации технологии. Анализ

логической модели позволяет определить область истинности решения задачи управления. Использование системного управления требует представления логической связанности и целостности процесса управления или объекта управления.

Однако в ряде случаев логика первого порядка становится неприемлемой. Это имеет место при нечетких ситуациях, при наличии слабоструктурированной информации, при необозримости исходных данных и прочее. Кроме того, все методы управления можно разделить на две категории: жесткие, основанные на причинно-следственных связях и мягкие, создающие условия для нужных действий. В этих случаях необходимо переходить к троичной логике или к вероятностной логики.

Объект управления как сложная

система

Наиболее часто встречается ситуация, когда объект управления рассматривается как сложная система. в этом случае необходимо применять формальной описание теории систем [22] для выявления параметров управления. Описание сложной системы основано на учете параметров, которые необходимы для управления ею. Рассматривая объект управления как сложную систему, введем обозначение - ОЬ. Реальные объекты решают прикладные задачи, поэтому их относят к классу прикладных сложных системам [6; 7]. Наличием цели задает простое системное описание объекта вида:

Ob = <Ps, Str, E, C, G>,

Р5 - совокупность подсистем; - структура системы. Е - множество элементов в системе; С - множество связей в системе. С - множество целей. Выражение (1) описывает многоцелевые системы [23]. Описание (1) также является абстрактным или описанием закрытой системы. Для того, чтобы сделать систему открытой необходимо включить в описание входы и выходы. В этом случае получаем описание открытой системы

Ob = <Ps, Str, E, C, G, int, out>,

Здесь int - множество входов, out - множество выходов системы. Наличие входов и выходов системы связывает систему с внешней средой и позволяет моделировать информационное и физическое взаимодействие системы со средой. В некоторые опи-

сания цель не включают, но подразумевают обязательное наличие цели. В выражении (2) можно отметить системные признаки: структурность (Str), связанность (C), целеопреде-ленность (G). Эти признаки соответствуют параметрам системы.

В ряде задач управления играет роль время выполнения операций системой. Функционирование объекта происходит в пределах некоторого допустимого интервала времени - интервала (AT). В этом случае рассматриваются процессы и учитывается динамика функционирования объекта. В этом случае описание (2) должно быть дополнено параметром AT - время оперативной реакции прикладной системы:

Ob

Следующим этапом моделирования объекта управления является учет изменения параметров с течением времени. В этом случае говорят о динамических системах. Для динамической системы характерно изменение некоторых параметров со временем и включение времени как аргумента

Ob

Выражения (1-4) допускают модификации. Например, иногда цели разбивают на внешние (G(t)out) и внутренние (G(t)int) или на цели функционирования и развития

G(t) ^ G(t)int + G(t)out

Внутренние цели обеспечивают саморазвитие объекта как системы. Внешние цели направлены на выживаемость во внешней среде. Между ними существует конфликт, поскольку ресурсы объекта всегда конечны. В описания (1-4) можно включать ресурсы объекта, которые определяют его жизненный цикл [24].

AS(t) =

= <Ps, Str, E, C, R, G, int, out, AT G

В выражении (5) Res - ресурсы системы. При функционировании объекта во внешней среде приходят к понятию информационной ситуации [25] как микроокружения среды, которое существенно воздействует с системой. Принципиальным в анализе описаний сложных систем является Совокупность всех свойств системы (1- 5) в фиксированные моменты времени ti называют состоянием системы Zi.

Системные связи

Не системные связи Рисунок 1 Управление по связям

Государственный СоВетНиК, 2019

Управление по системным параметрам

Анализ системной модели объекта управления позволяет использовать системные параметры как инструмент управления. существует системное управление по связям, по структуре, по ресурсам, коммуникационное системное управление, директивное системное управление.

Управление по связям. Наличие связанности в теории систем дает возможность проводить имитационное и информационное моделирование для исследования объекта управления и его свойств. Связи в объекте управления, можно разделять связи на системные и не системные связи (рис.1). В зависимости от выбора системных связей получают разные схемы управления.

Для рисунка 1 имеются две логические цепочки, что допускается принципом эквифи-нальности.

СК1^ПК3^СК2^СК3^ЦС

В выражениях (6), (7) СК означает системный компонент, ПК означает простой компонент, ЦС означает целевое состояние. Задавая разные системные связи и разные системные компоненты, можно менять тип управления. Компонент является обобщением и обозначает качественно разные части: подсистемы, части системы, элементы. Принципиальным в структуре объекта управления как системы является выделение системных компонент, системных связей и системных свойств. Системные связи могут существовать не только между системными компонентами, но и между системными и простыми компонентами. Это обусловлено их специальным назначением. На рис.1 простой компонент 3 отвечает за коммуникацию. Простой компонент 6 отвечает за вывод информации.

Структурное управление [26] означает возможность изменения структуры объекта при его неизменных общих свойствах для достижения конкретных задач. Такими задачами могут быть отражение воздействия конкурентов или воздействие на другой объект. Такое управление широко применяют в военных операциях. На рис.2 и рис.3 приведены примеры структурного управления воинской частью.

№ 1

На рис.2 показано разделение объекта управления на две группировки. Если считать, что все подразделения обладают одинаковыми ресурсами, то ударной является группировка 1 располагающая большими ресурсами.

Штаб

Подразд. 1 Подразд. 2

Подразд. 3 Подразд. 4

Подразд. 5 Подразд. 6

Подразд. 7 Подразд. 8

Подразд. 9 Подраз. 10

Группировка 2

Группировка 1

Рисунок 2 Структурное управление объектом путем разделения его на две группировки

На рис.3 показана другая структура этого же объекта, которая отражает разделение этого же объекта на три группировки. Основой структурного управления в информационном поле служат информационные конструкции как концептуальные модели.

Штаб

Подразд. 1

Подразд. 2

Подразд. 3

Группировка 1

Подразд. 4

Подразд. 5

Подразд. 6

Подразд 7

Подразд. 8

Подразд. 9

Подраз. 10

Группировка 3

Группировка 2

Рисунок 3 Структурное управление объектом путем разделения его на три группировки

Ударной на рисунке 3. является группировка 2 располагающая большими ресурсами. Таким образом, структурное управление является одновременно управлением ресурсами.

Ресурсное управление означает возможность перераспределения ресурсов для частей объекта управления при неизменной структуре. На практике такой вид управления чаще всего связывают с управлением человеческими ресурсам [27]. На рисунке 4 приведен пример ресурсного управления, для структуры, приведенной на рисунке 3.

Штаб

Подразд. 1 Подразд. 4

Подразд. 2 Подразд. 5

Подразд. 6

Подразд. 3 Подразд 7

Подразд. 8

Подразд. 9

Группировка 1

Группировка 2

Подраз. 10

Группировка 3

Рисунок 4 Ресурсное управление объектом выделения разных ресурсов

На рис.4. размер прямоугольника, обозначающего подразделение пропорционален выделяемым ресурсам. Перераспределение ресурсов привело к тому, что в сравнении с рис.3 на рис.4 ударной стала группировка 3, а группировка 2 стала самой слабой. Структурное управление включает также изменение структуры связей в объекте.

Коммуникационное системное управление означает возможность управления информационными потоками внутри системы, что показано на рис. 1. Изменение пропускной способности каналов передачи информации или их приоритетов входит в данный вид управления. Коммуникационное системное управление означает возможность качественного изменения внешних и внутренних связей при сохранении их структуры.

Директивное системное управление означает возможность трансформации управляющего воздействия с учетом структуры и взаимодействия между частями объекта управления. Оно осуществляет адаптацию и оптимизацию внешнего управления применительно к объекту и его взаимодействию с внешней средой. Такое управление возможно только при наличии в структуре объекта особой части, которая называется внутренний интеллект. На рис. 1 эта часть не выделена явно, на рис. 2-4 эта часть обозначена как штаб.

Организация объекта управления как системы возможна при наличии или выделении связей, структуры, разделении связей и частей

на системные и не системные. Только в этом случае появляется возможность применения системного управления.

Заключение

Системное управление использует системный подход, системные модели, логические модели и функциональные модели. Функциональные модели в данной статье не рассматриваются, поскольку они связаны с обычными видами управления и в каждом виде управления имеют свою реализацию. В аспекте данной темы они не несут новизны и являются известными. Системное управление создает возможность повышения надежности управления и снижения рисков. Системное управление создает эффект эмерджентности или синергетический эффект. Недостатком системного управления является то, что оно требует дополнительного анализа и моделирования. Оно применимо при создании в управлении свойств полноты и целостности, которые являются обязательными свойствами сложной системы. Системное управление реализуемо в разных вариантах. Оно не исключает применения разных видов управления, а выступает как дополнительная надстройка. Одним из основных вариантов системного управления является организация объекта управления как сложной системы. Системное управление повышает управляемость и устойчивость объекта управления. За рамками данной статьи осталось исследование применения моделей информационной ситуации в системном управлении. Это составляет предмет дальнейших исследований. Организация объекта управления как сложной системы повышает адаптивность управления и повышает конкурентоспособность объекта управления, при учете его противоборства конкурентам. Организация объекта управления как сложной системы повышает эффективность использования ресурсов, что увеличивает жизненный цикл объекта управления. Системное управление целесообразно применять для больших систем, таких как территории, воинские подразделения, холдинги или мегаполисы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Цветков В.Я. Эмерджентизм // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2017. N0 2-1. С. 137-138.

2. Казанцева С.М. Адаптивность организационной системы управления: проблемы и возможности оценки // Вестник Оренбургского государственного университета. 2004. N0 12. С. 107-111.

3. Юрков Н.К. Риски отказов сложных технических систем // Надежность и качество сложных систем. 2014. N0 1 (5). С. 18-24.

4. Цветков В.Я. Сложные технические системы // Образовательные ресурсы и технологии. 2017. N0 3

(20). С. 86-92.

5. Буравцев А.В. Сложные технологические системы // Славянский форум. 2017. No 4 (18). С. 14-19.

6. Александров А.В. Интеллектуальное управление // Славянский форум. 2016. No 1 (11). С. 15-22.

7. Монахов С.В., Савиных В.П., Цветков В.Я. Методология анализа и проектирования сложных информационных систем. М.: Просвещение, 2005. 264 с.

8. Корнаков А.Н. Модель сложной организационно-технической системы // Перспективы науки и образования. 2015. No 2. С. 44-50.

9. Ханова И.М. Нормативное управление затратами как фактор повышения конкурентоспособности продукции //50 лет на службе экономической науке. 2014. С. 102-104.

10. Ожерельева Т.А. Организационное эвристическое управление // Государственный советник. 2014. No 4. С. 69-75.

11. Ожерельева Т.А. Жесткое и «мягкое» управление // Славянский форум. 2018. No 1(19). С. 56-62.

12. Строцев А. А. Совместное оптимальное управление поиском и наблюдением за условно детерминированными динамическими объектами в импульсной многоканальной измерительно-поисковой системе // Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника. 2004. Т. 47. No 9. С. 22-29.

13. Цветков В.Я. Применение принципа субсидиарности в информационной экономике // Финансовый бизнес. 2012. No 6. С. 40-43.

14. Коваленков Н.И. Ситуационное управление в сфере железнодорожного транспорта // Государственный советник. 2015. No 2. С. 42-46.

15. Цветков В.Я. Когнитивное управление. Монография. М.: МАКС Пресс, 2017. 72 с.

16. Цветков В.Я. Информационное управление. LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG, Saarbrbcken, Germany, 2012. 201 с.

17. Замышляев А.М. Информационное управление в транспортной сфере // Наука и технологии железных дорог. 2017. No (4). С. 11-24.

18. Ожерельева Т. А. Объект управления как сложная система // Славянский форум. 2018. No 2(20). С. 69-75.

19. Козлов А.В. Логические дескриптивные и прескриптивные модели // ИТНОУ: Информационные технологии в науке, образовании и управлении. 2018. No 6. С. 3-8.

20. Номоконова О.Ю. Импакт анализ при медицинской диагностике // Перспективы науки и образования. 2016. No 1. С. 40-43.

21. Господинов С.Г Логическое обоснование в научных исследованиях // ИТНОУ: Информационные технологии в науке, образовании и управлении. 2018. No 6. С. 41-48.

22. Цветков В.Я. Теория систем: Монография. М.: МАКС Пресс, 2018. 88 с.

23. Кужелев П.Д. Интеллектуальное многоцелевое управление // Государственный советник. 2014. No 4. С. 65-68.

24. Tsvetkov V. Уа. Resource Method of Information System Life Cycle Estimation // European Journal of Technology and Design. 2014. Vol. (4), No 2, pp. 86-91.

25. Ожерельева Т.А. Информационная ситуация как инструмент управления // Славянский форум, 2016. No 4 (14). С. 176-181.

26. Mishra A., Kar S., Singh V. P. Prioritizing structural management by quantifying the effect of land use and land cover on watershed runoff and sediment yield // Water Resources Management. 2007. V. 21. No 11. pp. 1899-1913.

27. Armstrong M., Taylor S. Armstrong's handbook of human resource management practice. Kogan Page Publishers, 2014.

REFERENCES

1. Tsvetkov V.Ya. Emergentism. International Journal of Applied and Basic Research. 2017. no 2-1. pp. 137138.

2. Kazantsev S.M. Adaptability of the organizational management system: problems and assessment possibilities. Bulletin of the Orenburg State University. 2004. no. 12. pp. 107-111.

3. Yurkov N.K. Risks of failure of complex technical systems. Reliability and quality of complex systems. 2014. no. 1

4. Tsvetkov V.Ya. Sophisticated technical systems. Educational resources and technologies. 2017. no. 3

5. Buravtsev A.V. Sophisticated technological systems. Slavic forum. 2017. no. 4

6. Aleksandrov A.V. Intellectual management. Slavic forum. 2016. no. 1

7. Monakhov S.V., Savinykh V.P., Tsvetkov V.Ya. Methodology of analysis and design of complex information systems. Moscow, Enlightenment Publ., 2005. 264 p.

8. Kornakov A.N. Model of a complex organizational and technical system. Perspectives of science and education. 2015. no 2. pp. 44-50.

9. Khanova I.M. Regulatory cost management as a factor in improving the competitiveness of products. 50 years in the service of economics. 2014. pp. 102-104.

No. 1

10. Ozhereleva T.A. Organizational Heuristic Management. State Councellor. 2014. no 4. pp. 69-75.

11. Ozhereleva T.A. Hard and "soft" management. Slavic Forum. 2018. no. 1

12. Strocev A.A. Joint optimal control over the search and observation of conditionally determined dynamic objects in a pulsed multichannel measuring search system. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Radio electronics. 2004. vol. 47. no. 9. pp. 22-29.

13. Tsvetkov V.Ya. The application of the principle of subsidiarity in the information economy. Financial business. 2012. no 6. pp. 40-43.

14. Kovalenkov N.I. Situational management in the field of railway transport. State Councellor. 2015. no. 2. pp. 42-46.

15. Tsvetkov V.Ya. Cognitive management. Monograph. Moscow, MAX Press Publ., 2017. 72 p.

16. Tsvetkov V.Ya. Information management. LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG, Saarbrbcken, Germany, 2012. 201 p.

17. Zamyshlyaev A.M. Information management in the transport sector. Science and technology of railways. 2017. no.

18. Ozhereleva T. A. The object of management as a complex system. Slavic Forum. 2018. no 2 (20). pp. 69-75.

19. Kozlov A.V. Logical descriptive and prescriptive models. ITNOU: Information technologies in science, education and management. 2018. no. 6. pp. 3-8.

20. Nomokonova O. Yu. Impact analysis in medical diagnostics. Perspectives of Science and Education. 2016. no 1. pp. 40-43.

21. Gospodinov S.G. Logical substantiation in scientific research. ITNOU: Information technologies in science, education and management. 2018. no 6. pp. 41-48.

22. Tsvetkov V.Ya. Systems Theory: Monograph. Moscow, MAX Press Publ., 2018. 88 p.

23. Kuzhelev P.D. Intellectual multipurpose management. State Councellor. 2014. no. 4. pp. 65-68.

24. Tsvetkov V. Ya. Cycle Estimation. European Journal of Technology and Design. 2014. vol.

25. Ozhereleva T.A. Information situation as a management tool. Slavic Forum, 2016. no. 4

26. Mushra A., Karl S., Singh V. P. Prioritizing the watershed and water yield. Water Resources Management. 2007. vol. 21. no. 11. pp. 1899-1913.

27. Armstrong M., Taylor S. Armstrong's handbook of human resource management practice. Kogan Page Publishers, 2014.

Информация об авторе Цветков Виктор Яковлевич

(Россия, Москва) Доктор технических наук,

профессор, заместитель руководителя Центр стратегического анализа и развития, АО «НИИАС» E-mail: cvj2@mail.ru

Information about the author

V. Ya. Tsvetkov

(Russia Moscow) Doctor of Technical Sciences, Professor, Deputy Head Center for Strategic Analysis and Development, Research and Design Institute of design information, automation and communication on railway transport E-mail: cvj2@mail.ru