Minden modern szervezetnek, legyen az kereskedelmi vállalat, ipari vállalkozás, vagy céljai elérése érdekében világos és világos irányítási struktúrával kell rendelkeznie. Ha a definícióból indulunk ki, akkor egy szervezet irányítási rendszere egymással összefüggő és egymásra utalt egységek és bizonyos pozíciókat betöltő egyéni egyének összessége, akik nemcsak „felettes-alárendelt” pozícióban vannak, hanem közvetlenül is befolyásolják ennek fejlődését. szervezet.

A rendszer nem készül egyszerre, ez egy meglehetősen hosszadalmas folyamat, amely a következő fő szakaszokat tartalmazza:

1. Az első szakaszban a vezetői mag határozza meg, hogy milyen struktúra jön létre: hierarchikus struktúra, funkcionális vagy közvetlen alárendeltség.
2. A második szakasz magában foglalja a fő szerkezeti komponensek létrehozását és felhatalmazását, mint például maga a menedzsment apparátus, programok és részlegek.
3. Végül a harmadik szakaszban megtörténik a hatalom, a kötelezettségek és a felelősségek végső újraelosztása. Ugyanakkor célszerű mindezeket a jogköröket egyes osztályokra vonatkozó szabályzatok és munkaköri leírások formájában megszilárdítani.

Bár ma már sokféle irányítási struktúra ismert, az egyik legnépszerűbb a hierarchikus irányítási struktúra. A huszadik század elején egy amerikai szociológus elméletileg alátámasztotta és kísérletileg tesztelte.

A hierarchikus irányítási rendszer a következő elveken alapul:

1. Az egész irányítási rendszer egy piramis, amelynek minden alsó szintje alá van rendelve és egy magasabb szintje irányítja.
2. A hierarchikus struktúra a hatáskörök világos megosztását jelenti a szintek között. Ebben az esetben a magasabb szint nagyobb felelősséget visel, mint az alacsonyabb szint.
3. Minden hierarchikus elv szerint irányított szervezetben a munkaerőt egyértelműen meg kell osztani a dolgozók között, akik csak az általuk ellátott funkciókra specializálódtak.
4. A hierarchikus irányítási struktúrával rendelkező intézményben minden tevékenységet szabványosítani és formalizálni kell. Ezáltal a dolgozók tevékenységének jobb koordinációja és ellenőrizhetőségi szintje növekszik.
5. A munkaerő-felvétel csak a munkavállaló igényei szerint történhet. Ugyanakkor a szakmai kvalitások mellett arra is figyelni kell, hogy ezt a munkatársat mennyire jól irányítják, mennyire készen áll a vezetői szerepre.

A hierarchikus felépítés azt jelenti, hogy a szervezet minden alkalmazottja három fő csoportba sorolható - vezetők, szakemberek és előadóművészek. Sőt, mivel minden szervezet vezetési típusát tekintve nagyon hasonló, a vezetők munkatársaik tapasztalatait felhasználva optimálisabbá tehetik vezetési struktúrájukat.

A hierarchikus irányítási struktúrák fő típusait lineáris struktúrának kell tekinteni, ahol az összes fő szál a főnök kezében összpontosul, funkcionális, amikor a szervezet minden részlege egy adott funkció ellátásával foglalkozik, valamint vegyes típusú. a menedzsment, ahol a lineáris apparátus mellett különböző funkcionális csoportok elágazó hierarchiája van.

- tetszőleges jellegű (műszaki, gazdasági, biológiai, társadalmi) és célú rendszerek, amelyek funkcionálisan, szervezetileg vagy bármilyen más módon többszintű felépítésűek. Az MIS-t műszaki kibernetika, rendszermérnöki, gazdasági kibernetika és biológiai kibernetika területén tanulják. Az ISU-k nagyon változatosak az emberi tevékenység különböző területein és a természetben. A műszaki ICS tipikus példái az integrált energiarendszerek, közlekedési rendszerek, kommunikációs rendszerek, ipari rendszerek. komplexek, mint az olajfinomítás és a vegyi anyagok. gyárak, bányászat vállalatok, beleértve a bányákat, feldolgozó üzemeket stb. Az elektronikus digitális számítógépek (EDC-k) termelésirányítási célú széleskörű alkalmazása különösen befolyásolta az MIS sokféleségét, amellyel most foglalkoznunk kell (lásd: Vezérlőszámítógép). Klasszikus példa ebben az értelemben a kohászati ​​nagyvállalatok információkezelő rendszerei. ábrán. Az 1. ábrán egy kohász vagy üzem ilyen irányítási rendszere látható, amely rendelkezik

a digitális számítógépek négyszintű hierarchiája. Az üzemben kokszoló kemencék és üzemek találhatók: töltet, vasolvasztó, acélkohó, lemez, meleg- és hideghengerlés, valamint termékfeldolgozás. A felső szintű digitális számítógép (1) általános tervezési, közgazdasági, előrejelzési, készletszabályozási és egyéb tisztán szervezési, mint technológiai jellegű feladatok megoldására szolgál. A 3-as szintű digitális számítógépek (2 és 3) az üzem hosszú távú munkatervének elkészítésére szolgálnak, ezek közül az egyik (2) az előkészítő műhelyek (koksz, vasöntöde és acélkohó) munkájának tervezésére szolgál. ), illetve a második segítségével - (3) a többi műhely és terület előkészítési naptári munkaterveit.

1. Kohászati ​​üzem hierarchikus irányítási rendszere.

A hierarchia 2. szintje (4-9.) digitális számítógépek segítségével rövid távú részletes munkarendet dolgoznak ki az egyes műhelyekre, valamint a folyamat megvalósításához szükséges információk összegyűjtését és feldolgozását. a műhelyek és egyes részlegeik munkájának automatizált vezérlése. Az 1. szintű digitális számítógépek (10-16) technológiai folyamatok és egyedi egységek (lapátoló gépek, nagyolvasztók, konverterek stb.) automatikus vezérlésére szolgálnak.

A hierarchikus struktúrák megtalálhatók a különféle adminisztratív irányítási rendszerekben, a hadműveleti irányítási rendszerekben, valamint a különböző gazdasági problémák tanulmányozásában is, például a népirányítási rendszerben. Az x-edik Szovjetunió hétszintű hierarchikus struktúra formájában is bemutatható (2. ábra). Az első három alsó szint az automatikus vagy automatizált (azaz emberi részvételű) termelésirányítás problémáinak megoldásával kapcsolatos problémákhoz kapcsolódik. Ezeken a szinteken az automata nagy szerepet játszik a vezérlési folyamatban. eszközöket, és nem személyt, míg a fennmaradó (felső) szinteken adminisztratív és szervezeti (gazdasági tervezés) irányítás folyik, és ennek folyamatában nagyobb jelentősége van az embereknek, nem pedig az automata eszközöknek.

Hierarchikus struktúrákat gyakran találunk különféle számítási problémák megoldása során, a gráfelméletben, a matematikai logikában, a matematikai nyelvészetben, a heurisztikus programozásban és sok más esetben. Az IMS ilyen széles elterjedése és univerzális jellege számos előnnyel magyarázható, amelyek a központi (radiális) vezérlőrendszerekhez képest rendelkeznek. Tengelyek. Az előnyök között szerepel: 1) a helyi műveletek szabadsága (a hierarchikus létra feletti szintről a vezérlési műveletek fogadásának pillanatai által meghatározott időintervallumokban); 2) a rendszer minden szintjén eltérő lokális optimalitási kritériumok és a rendszer egészére vonatkozó globális optimalitási kritériumok célszerű kombinálásának képessége; 3) nem kell nagyon nagy információáramlást átengedni egy vezérlőponton, mivel IMS használatakor az alsó szintről az információ átlagoló (általánosított) formában kerül továbbításra a felső szintre; 4) a vezérlőrendszer megnövekedett megbízhatósága és nagyobb lehetőségek az elemi redundancia rendszerbe történő bevezetésére a szükséges vezérlési szinten; 5) az irányítási rendszer rugalmassága és bőséges lehetőségei a változó körülményekhez való igazítására; 6) sokoldalúság az azonos típusú, de részletekben eltérő menedzsment problémák megoldásában; 7) bizonyos esetekben - gazdasági megvalósíthatóság az eltérő szerkezetű ellenőrzési rendszerekkel összehasonlítva. Ezért nagy figyelmet fordítanak az MIS-re, és olyan elméletet próbálnak felépíteni, amely lehetővé teszi az MIS racionális tervezését különféle célokra. A máig bizonyos mértékig kidolgozott MIS elmélet főbb részei a következők: a) az MIS szerkezeti elemzése és szintézise, ​​b) az MIS tevékenységeinek összehangolásának problémája, c) az MIS működésének optimalizálása.

Az MIS szerkezeti elemzésének és szintézisének feladatai igen szerteágazóak. Ezekben a kérdésekben sok múlik azon tulajdonságon, amely alapján egy összetett rendszert a hierarchia megfelelő szintjeire osztanak fel. Ebben az esetben ugyanazt a rendszert különböző számú hierarchikus szintre lehet felosztani, attól függően, hogy az IMS szerkezetének felépítéséhez melyik jellemzőt veszik alapul. Leggyakrabban ez egy szervezeti jellemző, és ez lehetővé teszi a ténylegesen meglévő parancsnoki lánc megjelenítését. Például az adminisztratív vagy katonai problémák mérlegelésekor ez a megközelítés teljesen természetes, és a legtöbb esetben indokolt a szervezeti elv elfogadása főként. Ez az állítás különösen igaz sok iparág irányítási struktúrájának kiválasztásakor és más esetekben. Sőt, az egyes szintek különböző kritériumok alapján számos alszintre oszthatók fel. Ez utóbbiként különösen a kiválasztott szabályozási elvet használhatja: 1) negatív visszacsatolás, 2) önhangoló vagy általában adaptív, 3) tanulás,

4) önszerveződés stb. A 3. ábrán egy diagram látható, amely bemutatja az ISU fő részekre való felosztását. ábrán látható szinteket. jellemzők az egyes szintek további alszintekre bontásával az alapnak megfelelően. gazdálkodási elvek. Számos más esetben a felosztás alapján alapszintek vagy felosztás. A szintek alszintekre oszthatók a rendszer tevékenységének egy bizonyos aspektusát jellemző jellemző szerint. Tehát az ábrán. A 3. ábra ezt a fajta három szintre osztást jelzi, az IMS működésének technológiai, információs és gazdasági vonatkozásait jellemzi.

(lásd szkennelés)

2. A Szovjetunió nemzetgazdasági irányítási rendszerének hierarchikus felépítése (V. A. Trapeznikov szerint).

Néha az utóbbi típusú jellemzők szerinti szintekre osztás folyamatát speciálisnak nevezik. kifejezés - a rendszer rétegződése, és magukat a szinteket rétegeknek nevezzük.

A rendszer idő alapján hierarchikusan összefüggő szintekre is fel van osztva. Ebben az esetben az elemek egyik vagy másik szinthez való hozzárendelésének alapja annak az időintervallumnak az értéke, amelyen keresztül a következő szintnek be kell avatkoznia az előző szint szabályozási folyamatába a rendszer normál működésének biztosítása érdekében.

ábrán. A 3., c ábra példát mutat az IMS szintekre bontására ezen kritérium szerint, az energiarendszer kezelésének problémájával kapcsolatban. A szintekre való felosztás szervezetileg és időbelileg egyaránt vezethet ugyanahhoz vagy eltérő struktúrához. Az időosztás nagyon célszerűnek bizonyul egy ICS elméleti vizsgálatakor, mivel ebben az esetben mindegyik szint a többitől függetlenül tanulmányozható a felső szintről érkező vezérlőjel egy pillanatától eltelt idő alatt. az alsóba a következő hasonló pillanatig . Ez a körülmény határozza meg az IMS-ben szereplő alrendszerek relatív helyi függetlenségét.

Az IMS is egy összetett feladat egyszerűbb részfeladatokra osztása eredményeként jön létre. Úgy gondolják, hogy az emberi agy úgy van kialakítva, hogy a döntéshozatali folyamatban egy intuitív módon összetettebb feladat kevésbé összetett feladatok hierarchiájára redukálódik.

A megadott különféle jellemzőket (vagy tulajdonságokat) egy hierarchikus struktúra „függőleges” felépítésére használták fel. Az ugyanazon a szinten lévő elemek közvetlenül vagy nem csatlakoztathatók egymáshoz. A második esetben azonban közvetett kapcsolat lesz közöttük a felső szinten keresztül. Ilyen lehet például, ha a következő szint optimalitási kritériuma funkcionálisan függ az előző szint alrendszereinek lokális kritériumaitól. Ily módon a hierarchikus felépítésű rendszerek jelentősen eltérnek a hagyományos többszörösen összekapcsolt rendszerektől, hiszen az utóbbiakban az elemek közötti közvetlen kapcsolat hiányában a rendszer különálló, egymással nem összefüggő részekre bomlik fel. Az MIS egyik vagy másik szintjén szereplő elemek mindegyike meglehetősen összetett szerkezetű lehet. Például lehet önbeállító, öntanuló vagy öntörvényű automatikus vezérlőrendszer. Tehát az ábrán. 4. ábra, és látható

kétszintű automatizált vezérlőrendszer, amely két (esetleg több) önkormányzó alrendszerből áll, amelyek a hierarchia második szintjén kapcsolódnak a negatív visszacsatolás elve szerint.

Az összes ICS, jellegétől függetlenül két nagy osztályba osztható: visszacsatolásos ICS, amikor egy alsó szintről egy közeli felső szintre (vagy több felső szintre) jut el információ, illetve közvetlen vezérlőkapcsolattal rendelkező ICS-re, ha vannak csak vezérlőjelek, a felső szintről a közeli alsóra haladva.

(lásd szkennelés)

3. A hierarchikus irányítási rendszerek felosztása: a - szervezeti jellemzők és irányítási elvek szerint: 6 - technológiai, információs és gazdasági jellemzők szerint; c - ideiglenes jelleggel.

Ebben az esetben a MIS struktúra „fa” formájú. A visszacsatolásos MIS-nek jelentős előnyei vannak az ilyenekkel nem rendelkező MIS-hez képest.

Alapvető Az IMS tanulmányozása során felmerülő feladatok az elemzési és a hierarchikus rendszerek szintézisének problémái. Elemzési problémák a meglévő objektumok tanulmányozásakor, szintézis problémák merülnek fel új rendszerek tervezése során. Utóbbi esetben meg kell oldani a hierarchiaszintek szükséges számának kérdését, ezért igyekeztek megoldani az optimálisak kiválasztását. a hierarchia szintek száma, mint probléma a variációszámításban. A gráfelméleti módszereket széles körben használják az MIS elemzési problémák megoldására.

A vezérlési műveletek koordinálásának problémája egy automatizált vezérlőrendszerre jellemző, bár fontosak a szabványos feladatok is: mozgásstabilitás, tranziens folyamatok minőségének meghatározása, autonómia feltételei, invariancia, érzékenység stb. (lásd Diszkrét rendszerek stabilitáselmélete, Invariancia automatikus vezérlőrendszerek). Az IMS-koordináció feladata azon elvek (szabályozási törvények) megtalálása, amelyek alapján megállapítható az egyes felsőbb szintekről a szomszédos alsó szint alrendszereibe továbbított hatások meghatározása. Mindig meg kell találni a megfelelő módot az MIS azonos szintű alrendszerei közötti cselekvések koordinálására. Számos olyan elvet javasoltak, amelyek megfelelnek az imént jelzett célnak. Ezek egyike - az interakciók előrejelzésének elve - az, hogy a bármely felső szintről érkező vezérlőakciókat a szomszédos alsó szint alrendszerei között osztják el oly módon, hogy mindegyik alrendszer autonómmá válik az azonos szintű többi alrendszerhez képest. Valójában ezt az elvet (a többihez hasonlóan) csak kétszintű rendszerekre vonatkozóan dolgozták ki, de úgy gondolják, hogy a többszintű rendszerek kétszintű csoportokra oszthatók, és a kidolgozott módszer minden ilyen csoportra alkalmazható. Két másik jól ismert koordinációs elvet nevezünk a kölcsönhatások egyensúlyának elvének

valamint az interakciók értékelésének elve. ábrán. A 4., b ábra egy kétszintű MIS-t mutat be első szinten két alrendszerrel, amelyek segítségével egyértelműen bemutatható a koordináció elveinek lényege. Az első szint az objektumokat úgy vezérli, hogy a megfelelő vezérlési műveleteket alkalmazza a bemenetre. A második szint (koordinátor) úgy vezérli a szabályozókat, hogy koordináló műveleteket alkalmaz rájuk.

(lásd szkennelés)

4. Kétszintű hierarchikus irányítási rendszer.

A koordinátor beavatkozása abban nyilvánul meg, hogy a vezérlési műveletek az értékektől függenek, és ezt az űrlapon jelöljük. Általános esetben egyidejűleg függhetnek attól, hogy akkor ezt a rendszer hívási helyeként jelöljük. koordinálják, ha olyan y-értékeket találunk, amelyek kielégítik a rendszer általános célját. A koordinációs feltételt kielégítő vezérlési műveletek értékei a koordinációs folyamat megvalósításához elengedhetetlenek a vezérelt objektumok közötti keresztkölcsönhatásokat jellemző értékek koordinátort, és összevetve azokat a rendszer koordinációjának feltételeit kielégítő értékekkel, meghatározzák a mismatch hibákat és felhasználják a koordinátor működéséhez szükséges algoritmus összeállításához. Egy olyan koordinációs stratégia, amelyben az irányítási műveletek értékei kielégítik a rendszer általános célját, amikor az interakció elve egyensúlyban van. Ha az utóbbi összefüggéseket felváltjuk azzal, hogy hol van az interakciók változásainak megengedett tartománya, akkor a koordinációs elvet interakcióértékelés elvének nevezzük.

Egy adott koordinációs stratégia tényleges megválasztása elméleti számítások eredményeinek összehasonlítása, modellezés és heurisztikus megfontolások alapján történik. Az elméleti számítások egy megfelelő iteratív eljárás megalkotásáig vezetnek, amely az egyik jól ismert optimális szabályozási módszeren alapul, de speciálisan erre a célra módosított. Különböző gradiens és integrál eljárások kerültek kidolgozásra (a mennyiségek integrálértékére vonatkozó jelzés küldése a koordinátornak), hogy biztosítsák ezen eljárások konvergenciájának kérdéseit, az iteratív folyamat befejezésének időpontjának megválasztását stb. figyelembe vették.

A bonyolultabb, kettőnél több szinttel rendelkező automatizált vezérlőrendszerek tanulmányozásakor a feladatok jellege szintről szintre haladva jelentősen megváltozik. Ha tehát az alsóbb szintekre jellemzőek a fentebb leírt koordinációs módszerek, akkor a középső szinteken (mind a szervezeti, mind az adminisztratív irányításhoz kapcsolódó információs jellegű problémák) eltérőek lehetnek a koordinációs feladatok, a felsőbb szinteken pedig, amelyeken tisztán a gazdasági problémák megoldódnak, a természet és a hosszú távú tervezés és előrejelzés más, még összetettebb jelleget kap. Úgy tartják, ahogy az alsó szintről a felső szintre haladunk, a problémák megoldása egyre nehezebbé válik, hiszen egyre kevésbé kell megbízható információval operálnunk, és ennek mennyisége általában nem elegendő a jó minőséghez.

az irányítási folyamat megvalósítása (lásd: Menedzsment alkalmazkodással). Az azonban már köztudott, hogy az MIS használatakor valóban jelentős gazdasági eredményeket érhet el, ha minden szinten megoldja a problémákat, és nem csak az alacsonyabb szinteket.

Lit.: Koekin A.I. A hierarchikus vezérlőrendszerek megbízhatóságának és szerkezetének optimalizálása. „Automatizálás és telemechanika”, 1965, 26. évf. tizenegy; Kukhtenko A.I. A hierarchikus vezérlési struktúrával rendelkező komplex rendszerek elméletéről. A könyvben: Komplex vezérlőrendszerek. K., 1966; Kulikovsky R. Összetett hierarchikus rendszerek optimális vezérlése. A könyvben: Proceedings of the III International Congress of the International Federation for Automatic Control, 3. M., 1971; Mesarovic M., Mako D., Takahara I. Hierarchikus többszintű rendszerek elmélete. Per. angolról K., 1973.

Bármilyen rendszer felépítése. Mivel a rendszer rendelkezik a hierarchia tulajdonságával (az op. elvékonyodás), akkor a rendszer egy eleme egy alrendszer. És csak alatta rendszer legalacsonyabb szint (az a szint, amelyen az alrendszer már rendelkezik elima) maga az elem. Másrészt egy adott rendszer alattinak tekinthető rendszer nagyobb rendszer (magasabb szintű rendszer). Ezért egy rendszerben megkülönböztethetünk belső kapcsolatokat az alrendszerei és az általa létrehozott külső kapcsolatokat annak a nagy rendszernek a többi rendszerével, amelynek része. Például ha a tantestület Egyetemi akkor rendszernek tekintjük Által Ez utóbbiak alrendszerei a tanszékek, ugyanakkor maga a kar más karokkal együtt az oktatási intézmény alrendszere.

Ha egy építésznek egy ház plusz fűtés plusz elektromos rendszer plusz vízellátás egy nagy rendszer, akkor a fűtésmérnök számára a rendszer a fűtési rendszer, maga az épület pedig a külső környezet. Egy szociológus számára a család egy rendszer, a ház vagy lakás pedig környezet, vagy külső környezet ennek a családnak.

Ha egy rendszerben a belső kapcsolatok bizonyos értelemben „erősebbek”, mint a külsőek, akkor a rendszer létezhet ilyenként, és egy nagyobb rendszer alrendszere lehet. Ha a belső kapcsolatok gyengülnek, és megnő az egyes elemekkel (egy adott rendszer alrendszereivel) kialakított külső kapcsolatok erőssége vagy száma, akkor az integritás sérül, és a rendszer a nagyobb rendszeren belül teljes egészében megszűnik létezni.

A rendszer hierarchiája. A rendszer elemei eltérő kapcsolatban állnak egymással, és mindegyikük helye a rendszer hierarchikus létráján.

A rendszer ugyan egyetlen és integrált objektumként jelenik meg, de elemekből (alrendszerekből, részekből), azaz alacsonyabb rendű rendszerekből áll. Ugyanakkor maga is lehet olyan rendszer (alrendszer, rész), amely egy magasabb rendű rendszer része.

Világunk minden eleme ilyen vagy olyan mértékben összefügg egymással. Ebből az következik, hogy elvileg csak egy „Világnak” nevezett rendszer létezik (Univerzum stb.), és minden, ami benne van, annak elemei (alrendszerek, SFU, részek, elemek, tagok stb.). . Még nem ismerjük ennek a Rendszernek a céljait, sőt azt sem, hogy ez a Rendszer (a számunkra tanulmányozható Univerzum) létezik-e egyes számban, vagy sok van belőlük. Lehetséges, hogy a magasabb vagy alacsonyabb rendek végtelen kiterjesztései vannak.

De mindenesetre a bioszféra szerves eleme ennek a világnak, és egyben környezete az emberi test számára. Az emberi test pedig a bioszféra természetes eleme, amely hatással van rá, és kiváltja reakcióit. A külső környezet hatásai különböző betegségekhez vezethetnek - a szervezet különböző SFU-inak károsodásához.

A rendszerek hierarchiája a célok hierarchiájának köszönhető. A rendszernek célja van. A cél eléréséhez pedig számos kisebb részcél megoldására van szükség, amelyekhez a nagy rendszer számos, különböző bonyolultságú alrendszert tartalmaz, a minimálistól (SFU) a lehető legnagyobb komplexitásig.

A hierarchia a rendszer céljainak és elemeinek (alrendszereinek) céljai közötti különbség, amelyek számára részcélok. Ezenkívül a magasabb rendű rendszerek célokat tűznek ki az alacsonyabb rendű rendszerek számára. Így egy magasabb rendű gól több részcélra (alacsonyabb rendű gólra) oszlik. A célok hierarchiája határozza meg a rendszerek hierarchiáját. Az egyes részcélok eléréséhez egy meghatározott elemre van szükség (a természetvédelmi törvényből következik). A hierarchikus ranglétrán az irányítás a „vazallusom vazallusa nem az én vazallusom” törvény szerint történik. Vagyis a közvetlen irányítás csak a „rendszer – saját alrendszer” szintjén lehetséges, és annak alrendszerének valamely alrendszerének rendszerét nem lehet irányítani. A király, ha le akarja vágni egy rabszolgának a fejét, nem maga teszi, hanem parancsolja beosztott hóhérának.

Minden élő szervezet része (rendszere, alrendszere) egy magasabb rendű rendszernek - az élőlények családjának, nemzetségének, fajának és világának. És ezek a magasabb rendű rendszerek egy másik, még magasabb rendű rendszer elemei, az úgynevezett bioszféra, amely maga is egy még magasabb rendű rendszer eleme, amelyet „Föld bolygónak” neveznek. Az élő szervezet elemei (sejtekből, folyadékokból stb. álló rendszerek, alrendszerek) önmagukhoz képest alacsonyabb rendű rendszerek. Egy organizmusnak mint rendszernek a célja a túlélés a bioszféra körülményei között. Ez a cél több kisebb célra (alcélra) oszlik – mozogni, enni, oxigénnel ellátni magát, eltávolítani magunkból az összes anyagcsere végterméket stb. Ezen részcélok mindegyikéhez sajátos rendszerek (alrendszerek, elemek) vannak, amelyek mindegyikének csak sajátos funkciója van.

2. A rendszer változásainak lényege

A rendszer hierarchikus jellege abban rejlik, hogy egy magasabb rendű rendszer elemének tekinthető, és minden eleme lehet alacsonyabb szintű rendszer.

A kialakulás azt határozza meg, hogy az elemek tulajdonságainak összege nem egyezik meg a rendszer tulajdonságaival.

A funkcionalitás előre meghatározza, hogy a rendszer minden eleme funkcionális céljának keretein belül működik és kölcsönhatásba lép.

A rendszerszintű oktatás elengedhetetlen feltétele:

legalább két elem jelenléte;

az elemek közötti kapcsolatok jelenléte;

a funkció elérhetősége;

amelynek célja van;

tekológiai határ megléte.

Az elem a rendszer oszthatatlan része. Az elemek további felosztása a többi elemmel fennálló funkcionális kapcsolatainak megsemmisüléséhez és a kiválasztott halmaz olyan tulajdonságainak megszerzéséhez vezet, amelyek nem megfelelőek az elem egészének tulajdonságaihoz.

A kapcsolat az, ami egy rendszer elemeit és tulajdonságait egyetlen egésszé kapcsolja össze. Az azonos szintű elemek és alrendszerek közötti kapcsolatokat horizontálisnak, a rendszernek az alárendelt hierarchikus szintek összes alrendszerével fennálló kapcsolatait vertikálisnak nevezzük.

Az alrendszer tetszőleges természetű összekapcsolt elemek célirányos részhalmaza, amelyeket bizonyos szabályok és jellemzők szerint választanak ki.

Mindegyik alrendszer kisebb alrendszerekre osztható. Egy rendszer csak az elemek kombinálásának szabályában és jeleiben különbözik az alrendszertől. Egy rendszer esetében a szabály általános, de az alrendszereknél inkább egyéni. Ez alapján a rendszer egy egészként is ábrázolható, amely alrendszerekből áll, amelyek mindegyike viszonylag önállóan tekinthető. Az azonos horizonton azonosított alrendszerek azonos szintű alrendszerek. Az alrendszerek alacsonyabb szintű alrendszerekre való felosztását hierarchiának nevezzük, és a rendszer alacsonyabb szintjének egy magasabb szint alá rendelését jelenti.

A tekológiai határok, mint több rendszer (rendszerelemek) érintkezési területe, a rendszer körvonalai.

Egy rendszer célja a kimeneteinek „kívánt” állapota, azaz. a rendszerfunkció értékeinek valamilyen értéke vagy részhalmaza. A cél kitűzhető kívülről, vagy a rendszer kitűzheti magának, ebben az esetben a cél a rendszer belső igényeit tükrözi.

Egy rendszer funkciója kívülről van megadva, és megmutatja, hogy ez a rendszer milyen szerepet játszik az általánosabb rendszerhez képest, amelyben szerves részeként szerepel, más rendszerekkel együtt, amelyek külső környezetként működnek számára. Bármilyen, a környezet által előidézett funkcióváltozás változást okoz a rendszer működési mechanizmusában, ez pedig a rendszer és a kapcsolatok szerkezetének megváltozásához vezet. A rendszer addig létezik, amíg működik.

A rendszer felépítése az elemek méretében, irányában és rendeltetésében meghatározott stabil kapcsolatok és kapcsolatok összessége.

A minket körülvevő világban létező számos rendszer számos jellemző alapján osztályozható.

A leggyakrabban használt osztályozási módszerek a következők:

a környezettel való interakcióról;

nehézségi fok szerint;

ha lehetséges, a rendszer működése időben;

a tárgy rendeltetésének megfelelően;

a formális rendszer formális tulajdonságai szerint.

A környezettel való kölcsönhatásuk alapján a rendszereket zárt és nyitott rendszerekre osztják.

A bonyolultság foka szerint megkülönböztetünk egyszerű és összetett. Az egyszerű rendszereket kevés belső és külső kapcsolat jellemzi.

A rendszer időben történő működésének lehetősége alapján a rendszereket statikusra és dinamikusra osztjuk. A statikus rendszerekre jellemző a nem változékonyság, azaz. paramétereik nem függnek az időtől. A dinamikus rendszerek a statikusokkal ellentétben változtathatóak, pl. paramétereik az időhöz kapcsolódnak.

Az objektum célja szerint a rendszerek fel vannak osztva: szervezeti, energetikai, műszaki, vezetői stb.

Formális (például matematikai) rendszer formális tulajdonságai szerint: lineáris, nemlineáris, folytonos, diszkrét és egyéb rendszerek.

A rendszerszemléletű megközelítés szempontjából a menedzsmentet többdimenziós rendszernek tekintjük, és magában foglalja a következők allokációját a rendszerben:

ellenőrzött rendszer, amely az ellenőrzés tárgya;

az irányítási rendszer, az ellenőrzés alanya, a rendszer része;

vezetés, vezetői befolyás gyakorlása.

Rétegek (absztrakciós szint és leírás szintje) – minden rendszer legalább 2 leírási szinten írható le:

1. fizikai szinten – a számítógépben az információfeldolgozás során lezajló folyamatokat a fizikai törvények nyelvén írják le,

   a számítástechnika nyelvén - operációs rendszert, programozási nyelveket, fordítókat stb.

Például: A gyártási folyamat 3 szinten van leírva: 1. A fizikai törvények nyelvén, 2. Az irányításelmélet nyelvén, 3. A közgazdaságtan nyelvén, i.e. a munka termékét árunak tekintik.

Réteg (döntési szint)

Echelon (az elemek elhelyezkedési szintje vagy alárendeltségi szintje)

Többszintű hierarchikus rendszerek

A többszintű rendszert 3 szintfogalom segítségével ábrázolják:

„Rétegek” - a leírás vagy absztrakció szintje;

„Réteg” - a meghozott döntés összetettségi szintje;

Az „Echelon” egy szervezeti szint.

Nézzük meg közelebbről az egyes szinteket.

“Strata” a leírás vagy az absztrakció szintje.

Egy igazán összetett rendszert szinte lehetetlen teljesen és részletesen leírni. A fő dilemma az, hogy kompromisszumot kell találni a leírás egyszerűsége és az összetett rendszer számos viselkedési jellemzőjének figyelembevétele között. Erre a dilemmára hierarchikus leírásban keresik a megoldást. Egy rendszert modellcsalád határozza meg, amelyek mindegyike a rendszer viselkedését írja le az absztrakció különböző szintjei alapján. Minden szinthez számos jellemző tulajdonság és változó, törvény és elv tartozik, amelyek segítségével a rendszer viselkedését leírják. Ahhoz, hogy a hierarchikus leírás hatékony legyen, a lehető legnagyobb függetlenségre van szükség a rendszer különböző szintjein lévő modellektől. A rétegzett leírást tartalmazó absztrakciós szinteket rétegeknek nevezzük.

Szemléltetésül álljon itt néhány példa az ember alkotta rendszerekre, amelyek rétegzett leírást igényelnek. Tekintsünk egy elektronikus számítógép modelljét. Működését általában legalább két rétegben írják le (1. ábra).

Rizs. 1. Számítógép rétegezett ábrázolása 2 réteg felhasználásával.

Az első rétegnél a rendszert a fizikai törvények nyelvén írják le, míg a második rétegben elvont nem fizikai fogalmakkal, például bináris számjegyekkel vagy információáramlásokkal foglalkozunk. A fizikai törvényszerűségek rétegében a különféle elektronikus alkatrészek működése érdekel bennünket. Az információfeldolgozó rétegnél számítási, programozási stb. problémákkal foglalkozunk, és az ezek mögött meghúzódó fizikai törvényszerűségeket nem vesszük figyelembe.

Az ember által létrehozott rétegzett rendszer másik példája az automatizált ipari komplexum. Egy teljesen automatizált ipari komplexumot általában három rétegre modelleznek:

anyagfeldolgozás és energiaátalakítás fizikai folyamatai;

információkezelés és -feldolgozás;

gazdasági folyamatok, ahol olyan mutatókat vesznek figyelembe, mint a termelékenység és a jövedelmezőség stb.

ábrán látható az automatizált ipari termelés grafikus rétegezett ábrázolása. 2.

Rizs. 2. Az automatizált ipari termelés rétegzett ábrázolása

Vegyük észre, hogy a három réteg bármelyikén ugyanazzal a témával – a fő fizikai termékkel – foglalkozunk. Az első rétegben fizikai tárgynak tekintik, amelyet a fizikai törvények szerint feldolgoznak; a második rétegben szabályozott változónak tekintik; a harmadik rétegen már mint gazdasági kategória áru. A rendszer minden aspektusának megvan a maga leírása és saját modellje, de a rendszer természetesen ugyanaz marad.

“Rétegek” - a meghozandó döntés összetettségi szintje.

Szinte minden valós döntéshozatali helyzetben van két rendkívül egyszerű, de rendkívül fontos jellemző:

Amikor eljön a döntések ideje, a meghozatalt és a végrehajtást nem lehet halogatni;

A különféle alternatív cselekvések következményeivel kapcsolatos bizonytalanság és a meglévő összefüggésekre vonatkozó kellő ismeretek hiánya megakadályozza a helyzet kellően teljes formális leírását, amely a cselekvések racionális megválasztásához szükséges.

A döntéshozatal funkcionális hierarchiája a teljes bizonytalanság körülményei között a döntési probléma három fő aspektusát veszi figyelembe:

a döntési folyamatban használandó stratégia kiválasztása;

a bizonytalanság csökkentése vagy megszüntetése;

egy preferált vagy elfogadható cselekvési mód keresése, amely megfelel az adott korlátoknak.

A funkcionális hierarchia általában három rétegből áll:

Kijelölési réteg: ennek a rétegnek a feladata a cselekvési mód kiválasztása T. Ezen a rétegen a döntéshozó elem külső adatokat (információkat) fogad, és egyik vagy másik (a felső rétegeken meghatározott) algoritmus segítségével megtalálja a kívánt cselekvési irányt.

A tanulás rétege, vagy alkalmazkodás. Ennek a rétegnek az a feladata, hogy megadja az U bizonytalansághalmazt, mellyel amellyel a kiválasztási réteg foglalkozik. Meg kell jegyezni, hogy az U bizonytalanságok halmazát itt olyan halmaznak tekintjük, amely magában foglalja a rendszer viselkedésével kapcsolatos minden tudatlanságot, és tükrözi az ilyen bizonytalanságok lehetséges forrásaira és típusaira vonatkozó összes hipotézist. Az U-t természetesen megfigyelések és külső információforrások segítségével kapjuk meg. A második réteg célja - szűkítve a halmaztbizonytalanságokU.

Önszervező réteg. Ennek a rétegnek úgy kell kiválasztania az alatta lévő rétegekben használt struktúrát, funkciókat és stratégiákat, hogy a lehető legközelebb kerüljön a globális célhoz (általában nehezen működőképes kifejezésekkel határozzák meg). Ha az átfogó célt nem érik el, ez a réteg megváltoztathatja a második réteg tanulási stratégiáját, ha a bizonytalansági becslés nem kielégítő.

Grafikusan a megoldások funkcionális többrétegű hierarchiája látható az ábrán. 3.

Rizs. 3. A megoldások funkcionális többrétegű hierarchiája.

Többlépcsős rendszerek: szervezeti hierarchiák.

Ez a hierarchia fogalma magában foglalja, hogy: 1) a rendszer világosan meghatározott, egymással kölcsönhatásban álló alrendszerek családjából áll; 2) az alrendszerek egy része döntéshozó (döntő) elem, és 3) a döntéshozó elem hierarchikus abban az értelemben, hogy néhányukat más döntési elemek befolyásolják vagy irányítják.

Egy ilyen típusú rendszer blokkvázlata az ábrán látható. 4. A szintet egy ilyen rendszerben echelonnak nevezzük. Ezeket a rendszereket többszintűnek, többszintűnek is nevezzük.

Rizs. 4. Többszintű szervezeti hierarchia; többlépcsős rendszer.

Rizs. 5. A feladatok vertikális elosztása a hierarchiák szervezéséhez.

Rizs. 6. Egy többlépcsős rendszer meghatározó elemeinek működésének többrétegű ábrázolása.

7. ábra. Többrétegű hierarchiát alkotó meghatározó elemek megjelenítése többrétegű és többszintű hierarchiák formájában.

A nagy rendszer, amint azt az 1. fejezet röviden leírja, egy összetett rendszer, amely számos összetevőből vagy kisebb alrendszerekből áll, amelyek funkciókat látnak el, megosztják az erőforrásokat, és amelyeket egymással összefüggő célok és korlátok irányítanak (Machmoud, 1977; Jamshidi, 1983). Bár az alrendszerek kölcsönhatása többféle formában is megszervezhető, az egyik közismert hierarchikus, ami természetes a közgazdaságtan, a menedzsment, a vállalatirányítás és a vegyes iparágak, mint a robotika, olaj-, acél- és papírgyártás számára. Ezekben a hierarchikus struktúrákban az alrendszerek különböző fokú hierarchiával rendelkező szinteken helyezkednek el. Az alrendszer bármely szinten vezérli vagy koordinálja az alatta lévő szinten elhelyezkedő alrendszereket, és viszont egy, a fenti szinten elhelyezkedő alrendszer vezérli vagy koordinálja. A 4.1. ábra egy tipikus hierarchikus (többszintű) rendszert mutat be. A vezetés legfelső szintje, amelyet néha legfelsőbb koordinátornak is neveznek, egy vállalat igazgatóságához, míg a többi szint az elnökhöz, alelnökhöz, igazgatókhoz stb. A legalacsonyabb szint lehet például üzemvezető, üzletigazgató stb. míg a nagyobb rendszer maga a vállalat. Bár a hierarchikus struktúra ábrázolása meglehetősen természetesnek tűnik, pontos viselkedése még nem teljesen ismert, mivel a nagy rendszerek területén kevés kutatás történt (March és Simon, 1958). Mesarovic és munkatársai (1970) a hierarchikus (többszintű) rendszer egyik legkorábbi formális kvantitatív megközelítését mutatták be. Sage, 1973; Pearson és Jolland, 1976; A többszintű rendszerek kezeléséről és azok alkalmazásáról viszonylag átfogó információkat találhat az érdeklődő olvasó Mahmoudban (1977).

Ez a rész ismerteti a hierarchia fogalmát, a hierarchikus folyamatok tulajdonságait és típusait, és bemutat néhány okot a létezésükre. A hierarchikus módszerek teljes értékelését a 4.6. szakasz mutatja be.

A hierarchikus rendszerek fő tulajdonságai a következők, bár nem általánosan elfogadottak:

1. A hierarchikus rendszer vezérlőblokkokból áll, amelyek piramiselv szerint vannak felszerelve.

2. A rendszernek általános célja van, amely egybeeshet vagy nem a rendszer egyes összetevőinek céljával.

3. A rendszerhierarchia különböző szintjei ismételten információt cserélnek egymással (általában függőlegesen).

4. A szint növekedésével az időtartomány is növekszik, vagyis az alsó szintek összetevői gyorsabbak, mint a felsők komponensei.

A hierarchikus (többszintű rendszerekben) három fő struktúra különíthető el, a modell paramétereitől, a kívánt változóktól, viselkedéstől és környezettől, változékonyságtól és számos, egymást kizáró cél és célkitűzés meglététől függően.

1. Többrétegű hierarchikus struktúra. Ebben a többszintű struktúrában a szinteket rétegeknek nevezzük. Az alsó szintű alrendszerek pontosabb leírást adnak a nagyobb rendszerről, mint a felső szintű alrendszerek.

2. Többrétegű hierarchikus struktúra. Ez a struktúra a szabályozási folyamat összetettségének eredménye. A vezetési feladatok függőlegesen vannak elosztva, amint az a 4.2. ábrán látható (Singh és Titli, 1978). Egy többrétegű rendszerben, ami az ábrán látható, a szabályozás (első szinten) a közvetlen vezérlés, ezt követi az optimalizálás (szabályozók szabályozási pontjainak számítása), az adaptáció (a szabályozási törvény és szabályozási modell közvetlen adaptálása) és az önellenőrzés. szervezettség (modellválasztás és vezérlés, mint funkció környezeti paraméterek).

3. Több linkből álló hierarchikus rendszer. Mindhárom szerkezet közül ez a leggyakoribb; több alrendszerből áll, amelyek szinteken úgy helyezkednek el, hogy mindegyik szint (a fentebb leírtak szerint) az alsó szint alrendszereit irányítani tudja, és a felső szintek alrendszerei irányítják. Ez a 4.1. ábrán látható struktúra figyelembe veszi a különböző alszintek egymást kizáró céljait és célkitűzéseit. Más szóval, a magasabb szintű szakaszok egymást kizáró célokat érnek el az alacsonyabb szintű szakaszok közötti interakció gyengítésével. Ennek a szerkezetnek a vezérlési feladatának eloszlását a 4.2. ábra mutatja, és a többrétegű szerkezettel ellentétben vízszintes.

Az irányítási feladatok vertikális és horizontális elosztása mellett létezik egy harmadik módszer - az ideiglenes vagy funkcionális elosztás. Ez az eloszlás, amely az alrendszerek számára a probléma funkcionális optimalizálását adja, abból áll, hogy a problémát véges számú egyszerű optimalizálási feladatra bontja az alacsonyabb szinten, és ennek eredményeként a számítások számottevő csökkenését eredményezi. Ezt a sémát a diszkrét rendszerek hierarchikus vezérlésére használta Jamshidi (1983).

A fejezet további része azt tárgyalja, hogyan lehet a hierarchikus rendszereket hatékonyan kezelni a dekompozíciónak és egyeztetésnek nevezett folyamatok segítségével. Ezt a két folyamatot a 4.3. ábra mutatja. Összefoglalva, a hierarchikus vezérlés definíciója a következő: (a) dekompozíció - egy rendszer felosztása több alrendszerre, és (b) ezen alrendszerek munkájának koordinálása a teljes rendszer optimális vezérléséig (többszintű iteratív algoritmuson keresztül) .

A 4.2. szakasz leírja az egyeztetés hierarchikus rendszerekre történő alkalmazásának lehetőségét. A 4.3. szakasz a nyílt hurkú vezérlést tárgyalja. A 4.4. szakasz a zárt hurkú vezérléssel foglalkozik, és megadja az „kölcsönhatás-előrejelzés” és a szerkezeti perturbációs módszer definícióit is. A 4.5. szakasz leírja a Taylor és Chebyshev sorozat kiterjesztésén alapuló hierarchikus vezérlést. A vezérlési feladatot lineáris algebrai egyenletek oldják meg. A példák különféle megoldási módokat mutatnak be. A lineáris és nemlineáris hierarchikus rendszerek optimalizálását a 6. fejezet ismerteti. A 4.6. szakasz a hierarchikus vezérlési módszerek továbbfejlesztését tartalmazza.