Задачи анализа систем управления

Содержание

Введение 3

Глава 1. Анализ систем управления 5

1.1.Задачи анализа систем управления 5

1.2.Определение объекта анализа 5

1.3.Структурирование системы 7

1.4.Определение  функциональных особенностей системы  управления .9

1.5.Исследование  информационных характеристик систем 9

1.6.Определение  количественных и качественных  показателей системы 10

1.7.Оценивание  и оценка эффективности 10

1.8.Обобщение  и оформление результатов анализа 11

Глава 2.  Синтез систем управления 11

2.1.Задачи синтеза  систем управления 11

2.2.Формирование  замысла и цели создания системы  управления 13

2.3.Формирование  вариантов облика новой системы 14

2.4.Приведение  описаний варианта облика системы  во взаимное соответствие 16

2.5.Оценка эффективности  вариантов и принятии решения  о выборе облика новой системы 18

2.6.Разработка  требований к системе управления 19

2.7.Разработка  программ реализации требований  к системе управления 19

2.8.Реализация  разработанных требований к системе  управления 20

Заключение 24

Список  использованной литературы 27

Приложение 28

Введение

В условиях динамичности современного производства и общественного устройства управление должно находиться в состоянии  непрерывного развития, которое сегодня  невозможно обеспечить без исследования путей и возможностей этого развития, без выбора альтернативных направлений. Исследование управления осуществляется в каждодневной деятельности менеджеров и персонала и в работе специализированных аналитических групп, лабораторий, отделов.

Необходимость в исследованиях  систем управления продиктована достаточно большим кругом проблем, с которыми приходится сталкиваться многим организациям. От правильного решения этих проблем зависит успех работы этих организаций.

Необходимым инструментом в системе управления является анализ и синтез. Цель их заключается в установлении связей между существующими проблемами управления, выявлении недостатков в организационной структуре и определении возможности их ликвидации.

Анализ и  синтез предшествуют планированию работы по всем количественным и качественным показателям и направлениям, а также используются при изучении возникающих вопросов, требующих принятия правильных оперативных решений, направленных на улучшение деятельности организации. Они помогают определить уровень экономической, технической, социальной и организационной систем.

Задача исследования систем управления состоит в том, чтобы определить на какие законы, закономерности следует опираться, чтобы из отдельных элементов  получить новую жизнеспособную и эффективную организацию как систему. Этот новый методический прием и формируется как закон единства анализа и синтеза. Его суть в следующем: процессы дифференциации, декомпозиции, дробления и другие в организации и ее структуре необходимо «дополнять» противоположными процессами, заключающимися в лучшем соединении, композиции и интеграции частей в целостную, более эффективную организацию или ее структуру как единую систему.

 Это метод  определения резервов и путей  их использования. Он должен проводиться целенаправленно, определяя соответствие управляемой системы условиям работы, изыскивая пути повышения эффективности работы, выбора лучших управленческих решений.

 Анализ и  синтез обеспечивают повышение  обоснованности принимаемых решений, отказ от случайных мер, определяемых волей сотрудников аппарата управления, углубленное изучение развития организации, ее дальнейших тенденций.

Этот инструмент управления характеризуется системностью, т.е. подходом к оценке влияния анализируемого объекта на общие результаты деятельности организации, а также рассмотрению хода и результатов работы каждого структурного подразделения, сотрудника с позиции выполнения целей.

Самое главное в данной методологии  заключается в получении ответа на вопрос: превратятся ли ее элементы в органическую целостность с  соответствующими новыми свойствами, то есть, сможет ли новый состав элементов, их структура обеспечить выполнение требуемых функций целостной организации?

Итак, целью данной курсовой работы является изучение такого вопроса, как закон единства анализа и  синтеза, на примере конкретной организации.

Глава 1. Анализ систем управления

1. Задачи анализа систем управления

Под анализом понимается процесс исследования системы управления, основанный на ее декомпозиции с последующим определением статических и динамических характеристик составляющих элементов, рассматриваемых во взаимосвязи с другими элементами системы и окружающей средой.

Целью анализа  системы управления является¹:

• детальное изучение системы управления для более эффективного использования и принятия решения по ее дальнейшему совершенствованию или замене;
• исследование альтернативных вариантов вновь создаваемой системы управления с целью выбора наилучшего варианта.

К задачам анализа  системы управления относятся:

• определение объекта анализа;
• структурирование системы;
• определение функциональных особенностей системы управления;
• исследование информационных характеристик системы;
• определение количественных и качественных показателей системы управления;
• оценивание и оценка эффективности системы управления;
• обобщение и оформление результатов анализа.

Кратко рассмотрим содержание названных составляющих

системного  анализа.

2. Определение объекта анализа

При решении  данной задачи нужно выполнить следующие действия:

• выделить анализируемую систему управления;
• определить цели и задачи управления;
• произвести первичную декомпозицию системы с выделением управляющей подсистемы (органов управления), объектов управления (исполнителей) и окружающей среды.

Как отмечалось ранее, перед исследователем может  стоять одно из двух направлений анализа: первое — определение состояний системы управления (в менеджменте — определение точки отсчета), которое проводится с целью обозначить зоны, требующие улучшения, и стимулирования изменений; другое — исследование альтернативных вариантов вновь создаваемой системы с целью выбора лучшего варианта. В менеджменте выделяют следующие группы определения точки отсчета:

1. Анализ работы соперников — систематический анализ деятельности работы соперников, что позволяет улучшать собственную.
2. Лучшая практика — поиск лучшей практики, связанный с методами работы компании.
3. Сравнение качества работы — способ оценки качества работы компании и ее отделов.
4. Установление стандарта — способ создания инструкции для выработки адекватных или повышения рабочих стандартов.

Логика, лежащая в основе определения точки отсчета, четкая — как ты можешь поставить перед собой разумные цели для самосовершенствования, если не знаешь, что делает соперник, и как клиенты оценивают твои усилия? Определение точки отсчета помогает установить задачи, которые дадут компании возможность достигнуть устойчивого преимущества в соревновании.

При необходимости  выделяются подсистемы и факторы окружающей среды, оказывающие положительное (обеспечивающие подсистемы) и отрицательное (конкурент, противник, климатические, территориальные и другие условия) влияние на функционирование системы.

Устанавливаются виды и формы воздействий управляющей подсистемы и реакций объектов управления, а также воздействий окружающей среды. Определяются основные требования, предъявляемые к системе, и формулируется общий алгоритм функционирования.

3. Структурирование системы

Изучаемые, создаваемые  и проектируемые в настоящее время системы характеризируются исключительной сложностью. Сложность системы определяется большим числом элементов и выполняемых ими функций, высокой степенью связности элементов, сложностью алгоритмов выбора тех или иных управляющих воздействий и большими объемами перерабатываемой при этом информации.

Одной из основных черт систем управления считается иерархичность и сложные структурные и функциональные взаимоотношения между элементами системы.

В зависимости  от задачи исследования в понятие  структуры системы управления включаются различные вопросы.  Так, при разработке структуры автоматизированной системы управления отрасли, под этим понимается определение множества узлов системы и связей между ними, распределение задач, возлагаемых на технические средства АСУ, по уровням и узлам системы и выбор комплекса технических средств, обеспечивающих их эффективное решение. Под структурой управления в АСУ технологическими процессами понимается схема, задающая, во-первых, распределение технологических процессов комплекса по группам, составляющим подсистемы различных уровней, с подчинением подсистем данного уровня подсистемам вышестоящего уровня; во-вторых, распределение функций управления и соответствующих им алгоритмов по подсистемам. Распределение первого вида представляет собой производственную структуру комплекса, распределение второго рода — функциональную структуру управляющего органа. Оба аспекта взаимосвязаны и обоснование структуры предполагает их разработку с учетом этих взаимосвязей.

Под структурой производственной организации понимается устойчивое пространственно-временное распределение хозяйственных решений и обеспечивающих их реализацию ресурсов с соответствующими взаимосвязями.

Под структурой организационной системы — подразумевается форма распределения задач и полномочий по принятию решений между лицами или группами лиц (структурными подразделениями), составляющими организационную систему (организацию), направленную на достижение стоящих перед ней целей.

Целью решения задачи структурирования является детальное изучение системы управления, установление связей и отношений между ее элементами.²

Результатом решения  задачи являются различные варианты структур анализируемой системы, позволяющие определить характеристики и отдельные частные недостатки выделенных элементов и связей между ними, и наметить пути их устранения. Следовательно, под задачей анализа структуры понимается определение основных характеристик системы при некоторой выбранной (фиксированной) структуре.

Основные характеристики структуры системы могут быть разбиты на две группы. К первой относятся характеристики, связанные с иерархичностью систем: число (подсистем) рассматриваемой системы, характер взаимосвязей между уровнями (подсистемами), степень централизации и децентрализации в управлении, признаки разбиения системы на подсистемы. Ко второй — эффективность (в широком смысле) функционирования системы той или иной структуры: эффективность (стоимостная), надежность, живучесть, быстродействие и пропускная способность, способность к перестройке и др.

4. Определение функциональных особенностей системы управления

Задача определения  функциональных особенностей системы строго связана с задачей структурированная. С учетом структурирования определяются перечень частных задач и функции каждого элемента системы, порядок их взаимодействия, необходимые входные и выходные данные.

5. Исследование информационных характеристик систем

Информационные связи между подсистемами различных уровней принято называть вертикальными, а между подсистемами одного уровня — горизонтальными. Информационный аспект выступает в форме целезадающего, объединяющего, координирующего, осуществляющего информационную и интеллектуальную поддержку выработки решения. В процессе исследования информационных характеристик определяются:

• сущность и  качество информации, используемые для выработки управляющих воздействий;

• достаточность  информации для выработки управляющих воздействий;

• суммарные  объемы поступающей и исходящей  информации в единицу времени в целом по системе и отдельно по основным элементам;

• объем информации, постоянно хранящейся в системе;

• единичные  объемы передаваемой информации;

• способы передачи или доставки информации;

• основные направления  информационных потоков и др.

6. Определение количественных и качественных показателей системы

После уяснения поставленной задачи аналогично системы управления, определения объекта анализа и составления его многоуровневого описания производится:

• предварительный выбор перечня показателей каждого уровня;
• разработка моделей и методов определения показателей
• различных уровней;
• уточнение условий определения показателей, включающих предполагаемые воздействия сверхсистемы, возможность комплексирования с другими системами управления и наличие дублирующих систем.

В результате решения  данной задачи:

• систематизируются частные  качественные и количественные показатели структур, процессов функционирования и информации;

• определяются обобщенные показатели, характеризующие внешние свойства анализируемой системы и ее отдельных элементов.

7. Оценивание и оценка эффективности

Данная задача решается с целью определения  достигнутых в процессе функционирования системы управления результатов и затраченных на достижение этих результатов материальных и временных ресурсов.

Надо отметить, что понятие  показателя, оценивающего функционирование системы, используется в двух смыслах.

Во-первых, это  — показатели, измеряющие те или  иные результаты, проявленные в процессе реального (или имитационного) функционирования системы. Это — экспериментальные показатели функционирования. Другой вариант связан с пониманием показателей функционирования как теоретических оценок возможных значений экспериментально определяемых показателей. Это — теоретические показатели функционирования. Значения теоретических и экспериментальных показателей функционирования могут не совпадать. Несовпадение может быть обусловлено несовершенством (грубостью) метода построения теоретических оценок, недостаточной информированностью лица, строящего соответствующие теоретические оценки, возможностью нескольких вариантов протекания процесса функционирования и др.

Это обстоятельство порождает требование точности построения теоретических показателей, оценивающих функционирование системы. Содержательно степень точности теоретических оценок представляет собой «меру соответствия» теоретически построенных оценок их экспериментальным значениям.

8. Обобщение и оформление результатов анализа

Задача документального обобщения и оформления результатов анализа включает:

• краткое описание структуры, процессов функционирования и информационных потоков системы;
• приводятся значения показателей и результаты оценки эффективности системы (приводятся значения показателей);
• обобщенные выявленные недостатки и разрабатываются предварительные рекомендации по ее дальнейшему использованию, совершенствованию или замене.

Глава 2. Синтез систем управления

1. Задачи синтеза систем управления

В отличие от анализа, когда исследуется заданная система управления, в процессе синтеза необходимо создать новую систему путем определения ее рациональных или оптимальных свойств и соответствующих показателей. Целью синтеза системы управления является:

• создание новой системы управления, на основе новых достижений науки и техники;
• совершенствование существующей системы управления на основе выявленных недостатков, появлении новых задач и требований.

В общем виде задача синтеза систем управления заключается в определении структуры и параметров системы исходя из заданных требований к значениям показателей эффективности ее функционирования, а также способов обеспечения целей функционирования системы.

Структурный синтез является центральным звеном создания системы управления. Структурный синтез систем управления включает:

1. Синтез структуры управляемой системы, т. е. определение оптимального состава и взаимосвязей элементов системы, оптимальное разбиение множества управляемых объектов на отдельные подмножества, обладающие заданными характеристиками связей.
2. Синтез структуры управляющей системы:

1. выбор числа уровней и подсистем (иерархии системы);

2. выбор принципов организации управления, т. е. установление между уровнями правильных взаимоотношений (это связано с согласованием целей подсистем разных уровней и оптимальным стимулированием их работы, распределением прав и ответственности, созданием контуров принятия решений);
3. оптимальное распределение выполняемых функций между людьми и средствами вычислительной техники;
4. выбор организационной иерархии.

3. Синтез структуры системы передачи и обработки информации. В том числе:

• синтез структуры системы передачи и обработки информации;
• синтез структуры информационно-управляющего комплекса (в том числе размещение пунктов обслуживания).

Синтез представляет собой многошаговый итеративный процесс, включающий последовательное решение следующих основных задач:

• формирование замысла и цели создания системы
• управления;
• формирование вариантов облика новой системы;
• приведение описания варианта облика системы во взаимное соответствие;
• оценка эффективности вариантов и принятия решения о выборе облика новой системы;
• разработка требований к системе управления;
• разработка программ реализации требований к системе управления;
• реализация разработанных требований к системе управления.

2. Формирование замысла и цели создания системы управления

Замысел возникает  на основании полученного задания, выделения недостатков существующей системы управления, появления практической потребности или новых научных достижений.

Формирование  замысла начинается с исторического анализа проблемы, практических возможностей, научного достижения, потребности, анализа сходных систем, сложившейся ситуации, чужих мнений и всех сопутствующих факторов. Это — творческий этап, слабоструктурированный и слабоформа-лизуемый. Результатом решения задачи формирования замысла и цели создания системы должно быть:

• определение назначения системы управления;
• определение цели (целевой функции);
• определение задач системы;
• формулирование основной идеи создания системы;
• определение направлений разработки системы.

3. Формирование вариантов облика новой системы

Варианты облика новой системы формируются на основе анализа общей цели создания системы, изучения общественных потребностей, которые должны быть удовлетворены, предполагаемого объема удовлетворения этих потребностей, изучения состояния и перспектив развития аналогичных отечественных и зарубежных систем.

Процесс формирования каждого варианта облика новой системы может быть описан концептуальной и математической моделями. Рассмотрим порядок построения концептуальной модели варианта облика новой системы управления. При построении концептуальной модели можно выделить несколько этапов.

На  первом этапе определяется уровень детализации концептуальной модели варианта системы. Модель системы представляется в виде совокупности подсистем (элементов). В эту совокупность включаются все подсистемы (элементы), обеспечивающие сохранение целостности системы. Исключение же каких-либо элементов не должно приводить к потере основных свойств системы при выполнении ею функций по предназначению.

С другой стороны, каждая подсистема состоит из совокупности элементов, которые, в свою очередь, могут быть расчленены на элементы. С учетом вышесказанного проблема выбора уровня детализации может быть решена путем построения иерархической последовательности моделей, где система представляется семейством моделей, каждая из которых отражает ее поведение на различных уровнях детализации. На каждом уровне, безусловно, существуют характерные особенности системы, принципы и зависимости, определяющие ее поведение.

Выбор уровня детализации  зависит от целей моделирования и степени предварительного знания свойств элементов. Обычно в модель включают элементы одного уровня детализации, но может возникнуть необходимость в построении модели из элементов разных уровней. На втором этапе построения концептуальной модели осуществляется ее локализация (установление границ взаимодействия с сверхсистемой) путем представления внешней среды в виде генераторов внешних воздействий, причем эти генераторы включаются в состав системы в качестве ее элементов.

Приемники же воздействия  системы на среду и (или) другую систему в модель обычно не включаются, полагая при этом, что результаты функционирования системы внешняя среда (другая система) принимает полностью и без задержек (Приложение № 1).

На третьем этапе завершается построение структуры модели с указанием связей между составляющими ее элементами. Связи могут быть подразделены на вещественные и информационные.

В системах управления информационные связи имеют первостепенное значение. Причем прежде всего следует выделить функционально необходимые внутренние связи, которые обуславливают целостность модели и обеспечивают ее адекватность системе.

Каждый формируемый  вариант облика системы включает различные виды описаний: структурное (морфологическое), функциональное, информационное и параметрическое.

Структурное описание включает описание структуры и видов обеспечения системы управления, назначения, состава и размещения ее элементов.

Функциональное описание включает решаемые системой функции, задачи, порядок функционирования системы. Информационное описание включает описание входной и выходной информации, потоков информации, циркулирующей в системе, способов представления и передачи.

Параметрическое описание включает перечень количественных показателей (параметров), характеризующих отдельные свойства системы, которые необходимо обеспечить в процессе ее создания.

Требования  к показателям в виде различных  ограничений формируются в процессе оценки эффективности каждого исследуемого варианта облика системы и уточняются в ходе ее разработки.

На четвертом этапе определяются управляемые характеристики, т. е. в модель должны войти те параметры (показатели) системы, допускающие варьирование своих значений в процессе моделирования, которые обеспечат нахождение интересующих разработчика моделей характеристик при конкретных внешних воздействиях на заданном временном интервале функционирования системы. Остальные параметры необходимо, по возможности, исключить из модели естественно без ущерба для ее адекватности, а при необходимости ввести их в ограничения. Желательно, чтобы в концептуальной модели были конкретизированы все решающие правила или алгоритмы управления элементами и (или) процессами модели, которые отражают статику системы.

На пятом этапе описывается динамика системы. Полученную ранее модель необходимо дополнить описанием функционирования системы. Следует отметить, что в сложных системах зачастую протекает несколько процессов одновременно.

Каждый процесс представляет собой определенную последовательность отдельных элементарных операций, часть из которых может выполняться параллельно разными элементами (ресурсами) системы.

4. Приведение описаний варианта облика системы во взаимное соответствие

Приведение  описаний варианта облика системы во взаимное соответствие включает:

• сопоставление описаний (структурного, функционального, информационного, параметрического);
• приведение названных описаний во взаимное соответствие; объединение названных описаний.