Информационный характер процесса управления. Структура и закономерности протекания информационных процессов. Информационные системы и технологии

Научное понятие управления насчитывает несколько десятилетий и возникло с рождением науки кибернетики, в рамках которой сформировались понятия (язык предметной области науки управления):

-  система управления;

-  орган управления;

-  объект управления;

-  прямая и обратная связи;

-  алгоритм;

-  информация;

-  структура системы управления;

-  функционирование системы управления;

-  процесс управления;

-  эффективность системы управления и т.п.

Необходимо отметить, что понятие информации появилось в процессе описания функционирования системы управления.

Кибернетический подход описания систем состоит в рассмотрении любого целенаправленного поведения как управления.

Уточним понятие "управление", содержание которого отражает информационные процессы.

Определение 1. Управление – в широком, кибернетическом смысле – это обобщение приемов и методов, накопленных разными науками об управлении искусственными объектами и живыми организмами.

В рамках этого определения управления используются известные понятия "объект", "субъект", "среда", "обратная связь", "алгоритм" и др.

С учетом такого языка управления можно предложить следующее определение.

Определение 2. Управление – это процесс организации целенаправленного воздействия на некоторую часть среды, называемую объектом управления, в результате которого удовлетворяются потребности субъекта, взаимодействующего с этим объектом.

С учетом этих определений можно выделить тройку, внутри которой образуется процесс управления (рис. 1.9).

Здесь на субъект воздействует среда Х и объект Y, а управление представляет организованное субъекта U на объект. Свое поведение субъект строит на минимизации своих потребностей А = (а_1, а_2, … а_k), где а_i – состояние i-й потребности субъекта, которая выражается неотрицательным числом, характеризующим насущность, актуальность этой потребности, т.е. субъект решает задачу многокритериальной оптимизации:

а_i (X, U) (i = 1, 2,..., k),

где R – ресурсы субъекта.

Рис. 1.9. Структура процесса управления

Рассмотренная зависимость выражает неизвестную, но существующую связь потребностей с состоянием среды X и поведением U субъекта.

Если считать, что U_X – решение задачи, т.е. оптимальное поведение субъекта, минимизирующее его потребности А, то способ решения задачи, позволяющий получить это решение, будет называться алгоритмом управления U_X = f(A_t,X), где f – алгоритм синтеза управления по состоянию среды X и потребностей A_t, которые изменяются как под влиянием среды и объекта, так и самостоятельно, в ходе жизнедеятельности субъекта.

Эффективность функционирования субъекта в конкретной среде определяется алгоритмом управления f, который имеет рекуррентный характер:

U_N+1 = f(U_N,A_t,X),

т.е. позволяет улучшать управление на каждом шаге, уменьшая уровень своих потребностей U_N+1 =f(U_N,A_t,X),

A_t (X , U_N+1) < A_t (X , U_N)

Рассмотрение процесса управления как организацию целенаправленного осознанного воздействия на объект, обеспечивающего удовлетворение потребностей субъекта, требует разделения алгоритма управления на два этапа:

этап 1 – формулировка (определение), выбор цели управления, осуществляемая человеком на интуитивном уровне, Z = f₁(X, A_t), где f₁ – алгоритм синтеза цели Z по потребностям субъекта A_t и состоянию среды Х;

этап 2 – определение управления, реализация которого обеспечивает достижение цели, приводящей к удовлетворению потребностей субъекта, U_x = f₂(Z, X), где f₂ – алгоритм управления.

Тогда в общем виде можно рассмотреть следующее определение управления.

Определение 3. Управление – изменение состояния объекта, системы или процесса, ведущее к достижению поставленных целей.

Разделение процесса управления на два этапа и выделение двух различных функций позволяет выделить и различные структурные элементы управления, реализующие эти функции. Первую функцию выполняет субъект, а вторую – управляющее устройство. Управляющее устройство и объект представляют систему управления, выполняющую функцию реализации целей управления, формируемых субъектом (рис.1.10).

Рис.1.10. Структура системы управления

Рассматриваемая структурная схема системы управления наглядно демонстрирует информационный характер управления. Здесь выработка команды управления осуществляется на основе исходной информации J, формируемой из данных о состоянии среды и объекта, J = {X',Y'}. А сама команда управления U, вырабатываемая устройством управления, представляет не что иное, как информацию о том, в какое положение должны быть приведены управляемые входы объекта. Очевидно, управление U есть результат работы алгоритма, U = f₂ (J, Z). Управление в широком смысле может быть представлено множеством {Z, J, U, f₂ }.

Отсюда управление – целенаправленная организация любого процесса, протекающего в системе.

В общем виде процесс управления включает этапы:

-  получение информации о задачах управления, формируемых на основании целей субъекта (Z);

-  получение информации о результатах управления, представляющих характеристику поведения объекта управления (Y');

-  получение информации о состоянии среды (Х');

-  анализ полученной информации и выработка решения