Экономическая кибернетика (стр. 28 из 31)

В моделировании решающей системы используются такие основные понятия, как число уровней и направление связей.

Для определения уровней локальные задачи подразделяем на:

задачи управления (выработки управляющих воздействий или планирования);

задачи координации.

Первые содержат независимые переменные исходной глобальной задачи, а вторые - не содержат. Предполагается, что координирующая задача в сравнении с управляющими находится на более высоком уровне, а управляющие - на каком-либо одном уровне. Связи между локальными задачами разных уровней называются вертикальными, а между локальными задачами одного уровня - горизонтальными.

Системы, где координирующая задача отсутствует, содержат только горизонтальные связи, являются одноуровневыми и называются децентрализованными.

Системы, содержащие несколько уровней, могут быть моно- или полицентрическими. В первом случае каждую локальную задачу координирует только одна координирующая задача, а во втором случае - их несколько.

Многоуровневые системы могут быть иерархическими или пирамидальными. В пирамидальных системах имеются только вертикальные связи, они называются централизовано координированными системами. В иерархических системах есть как вертикальные, так я горизонтальные связи, они называются системами с централизованно

- децентрализованной координацией.

Полицентрические системы делятся на типы в зависимости от того, находятся ли на низшем уровне одна или несколько частных задач, имеются ли только вертикальные или горизонтальные связи. Существуют понятия обратной иерархии и обратной пирамиды. Последние структуры складываются тогда, когда па низшем уровне имеется только одна частная задача.

Координация в иерархических системах управления

Иерархические системы управления (ИСУ) - это системы произвольной природы (экономические, технические, социальные, биологические) и назначения, имеющие многоуровневую структуру в организационном, функциональном или каким-либо ином плане.

Всем иерархическим системам присущи следующие особенности:

вертикальная декомпозиция, или многоуровневая иерархия;

приоритет действий верхнего уровня, или подчиненность (отношение субординации) действий нижних уровней решениям, принимаемых на верхнем уровне;

зависимость решений, принимаемых на верхних уровнях иерархии, от результатов, полученных на нижних уровнях, т.е. наличие обратных связей в ИСУ

Широкое распространение ИСУ и их универсальный характер обусловлены рядом преимуществ, которыми они обладают по сравнению с другими системами управления:

свобода локальных действий в пределах, обусловленных вмешательством верхнего уровня;

возможность согласования локальных и глобального критериев оптимальности уровней ИСУ в соответствии с целью, поставленной перед всей системой;

преимущества обобщения, сжатия, агрегирования информации, поступающей в ИСУ "снизу вверх", и - конкретизации, детализации информации, передаваемой "сверху вниз";

высокая надежность системы управления, ее гибкость и адаптивность к изменяющейся ситуации;

универсальный характер и, зачастую, - экономичность.

Основные разделы теории ИСУ: структурный анализ и синтез ИСУ; проблема координации ИСУ; оптимизация функционирования

ИСУ.

Задачи структурного анализа и синтеза ИСУ весьма разнообразны, представление сложной системы в виде ИСУ зависит от принципа детализации: он определяет структуризацию системы по уровням. Различают три основные концепции построения иерархической структуры "по вертикали":

декомпозиция системы по аспектам деятельности называется стратификацией сложной системы, а сами уровни называются стратами. Так, например, регион как сложная система, может быть представлен следующими уровнями, или стратами: политической, экономической, социальной, природно-климатической, экологической, др.;

расчленение системы по организационному признаку позволяет строить многоэшелонные структуры управления, отражая необходимую субординацию между подсистемами, что является плодотворным при построении системы управления различными производства ми, фирмами и др.;

подразделение сложной проблемы на частные задачи позволяет представить процесс решения в виде многослойной иерархии.

В ходе структуризации каждый из уровней можно подразделять еще на ряд подсистем уже по другому признаку. В качестве такового можно использовать функциональный подход или избранный принцип управления: с отрицательной обратной связью, с адаптацией, с обучением и др.

Основными задачами, возникающими при исследовании ИСУ, являются задачи анализа и синтеза иерархических систем. Рассмотрим некоторые предпосылки формального подхода к постановке задания исследования.

ИСУ любой системы сложности может быть представлена как совокупность взаимосвязанных модулей, в качестве которых выступают двухуровневые ИСУ - простейшие подсистемы, имеющие все характерные особенности ИСУ.

Двухуровневая ИСУ образована (п+2) основными подсистемами:

вышестоящей управляющей подсистемой, или координатором С₀ , генерирующим координирующие сигналы у_i (i=1,п), адресованные

п нижестоящим управляющим подсистемам С_i (i=1,n), которые вырабатывают сигналы обратной связи w_i(i=1,n), поступающие на вход координатора, а также управляющие воздействия m_i, предназначенные для управления

процессом Р, связь которого с внешней средой осуществляется посредством входа Х и выхода У, а обмен информацией о результатах деятельности происходит по каналам обратной связи z_i.

Взаимодействия между подсистемами ИСУ носят динамический характер, изменяются во времени и образуют замкнутый контур, при чем по определению верхний уровень обладает приоритетом.

При этом вышестоящий элемент С₀ до принятия управленческих решений подсистемами C_i (i=1,2,...,n) реализует директивную функцию: на основе прогнозирования состояния окружающей среды и будущего поведения системы управления (сокращение неопределенности ситуации) устанавливает функцию качества управления, определяет форму взаимосвязи элементов С_i(i=1,2,...,n), или способ координации (выбор алгоритмов и правил) и выбирает координационные переменные у_i (i=1,2, ...,п) Î Г, а после выработки и реализации управляющих воздействий m_i (i=1,2,...,n) и получения информации о результатах по каналам w_i (1,2,...,п) корректирует, регулирует деятельность подсистем управления, реализуя побудительную функцию, чтобы достичь цели системы наилучшим образом.

Такие представления о правилах функционирования системы, используя терминологию теории множеств, в общем виде можно записать:

- директивная функция C₀,

- побудительная функция C₀,

- функция управления C_i,

- функция оценки результата,

- функция производства Р,

отчетная информация объекта P.

Выражения (6.9) иллюстрируют принципы построения соответствующих зависимостей, конкретный вид которых определяется спецификой реальной системы.

Задача выбора способа координации элементом C₀ сводится к отысканию таких правил, которые определяют значения воздействий множества m и, в частности, устанавливают целесообразный способ согласования действий между подсистемами одного уровня C_i(i=1,2,…n). Можно предложить несколько принципов, пригодных для указанных целей:

координация путем "прогнозирования взаимодействий " - вышестоящий элемент прогнозирует состояние внешней среды и, в соответствии с ним, определяет связующие сигналы для подсистем нижнего уровня, которые действуют уже в условиях определенности;

координация путем "оценки взаимодействий " - когда элемент C₀ задает диапазон изменений связующих сигналов для элементов C_i(i=1,2,…n);

"развязывание взаимодействий" - управляющие подсистемы действуют относительно автономно, самостоятельно выбирая связующие сигналы;

координатор осуществляет свое право путем "наделения ответственностью", определяя зависимость между действиями (результатами) управляющих подсистем и откликами (санкциями, поощрениями) координатора;

координация с помощью "создания коалиций", когда вышестоящий элемент определяет тип связей между группами элементов нижнего уровня.

На рис 6.4 представлена двухуровневая система с двумя подсистемами на первом уровне, с помощью которой можно наглядно продемонстрировать сущность способов координации. Первый уровень (подсистемы С₁ и С₂) управляет объектами P₁ и Р₂ с помощью воздействий т₁ и т₂. Координатор С₀ управляет регуляторами С₁ и С₂, подавая на их входы координирующие сигналы у₁ и у₂, от которых зависят значения m₁ и т₂ : m₁(y₁) и т₂ (у₂). Или в общем случае: m₁(y) и т₂ (у), где y=(y₁, у₂). Иначе, m₁ и т₂ могут зависеть одновременно от у₁ и от y₂.