Методы исследования систем управления

 

 Для этого при исследовании  механизма явлений в системе  управления: 

1. определяют множество существенных с точки зрения задач исследования факторов внешней среды;
2. выделяют множество независимых между собой факторов внешней среды. Для этого исследуют и устанавливают взаимосвязи (корреляцию) между возможностью появления факторов внешней среды;
3. выделяют факторы, значимые с точки зрения решаемой задачи исследования. Для этого могут проводиться специальные предварительные отсеивающие эксперименты;
4. устанавливают объективные и субъективные ограничения на области изменения факторов внешней среды;

5.  выделяют множество параметров объекта исследования и его системы

    управления, важных с точки зрения целей и задач исследования;

6. устанавливают диапазоны возможных изменений параметров системы

   управления и объекта управления;

7. выделяют множество независимых между собой параметров системы   

 управления. Для этого исследуют и устанавливают взаимосвязи (корреляцию) между значениями двух и более исследуемых параметров;

8. выделяют факторы, значимые с точки зрения решаемой задачи исследования. Для этого могут проводиться специальные исследования;

9. исследуют наличие парных или множественных взаимосвязей или функциональных зависимостей «фактор - параметр»;

10. используя результаты проведенных исследований, могут устанавливать и уточнять функции, структуру системы управления, а также разрабатывать аналитическую или имитационную модели объекта исследования;

11. полученные результаты используют для разработки рекомендаций по созданию или совершенствованию существующих систем управления.

 
Метод экстремальных исследований может включать; 
 
1. определение множества факторов внешней среды, влияющих либо на эффективность, либо на расход ресурсов, либо на безопасность системы управления; 

2. выделение множества факторов внешней среды, независимых между собой. Для этого исследуют и устанавливают взаимосвязи (корреляцию) между возможностью появления факторов внешней среды;

3. выделение факторов, влияющих на исследуемый параметр системы управления. Для этого могут проводиться специальные предварительные отсеивающие эксперименты;

4. установление объективных и субъективных ограничений на области изменения факторов внешней среды;

5. выделение значений факторов (точек), в которых нужно провести исследования параметров системы управления на экстремальные (максимальные или минимальные) значения;

6. выделение множества параметров объекта исследования и его системы управления, определяющих его эффективность, расход ресурсов, безопасность;

7. наблюдение значений или проведение экспериментов, фиксирующих и исследующих изменения абсолютных значений параметров эффекта, расхода ресурсов, безопасности в рамках функциональных зависимостей «фактор-параметр»;

 
    8. установление (с использованием результатов наблюдений проведенных  

    исследований) или уточнение значений факторов, при которых  

    наблюдаются экстремальные значения параметров эффекта, расхода

    ресурсов, безопасности, а также сами абсолютные значения этих

    параметров; 
 
    9. использование полученных результатов для разработки рекомендаций

    по: ограничениям на работу системы, повышению эффективности,

    созданию, совершенствованию, эксплуатации существующих систем

   управления. 

В состав метода предшествующего прогнозного или планового исследования могут входить: 

1. анализ проблемы и точное ее формулирование (включая анализ логической структуры проблемы);
2. формулирование общей цели (множества целей) и критерия оценки эффективности системы. Декомпозиция целей, разработка граф-дерева целей;
3. формулирование гипотез исследования;
4. формирование альтернативных вариантов решений;
5. декомпозиция (расчленение) исследуемой системы;
6. прогноз и анализ будущих условий, т.е. прогноз развитая и изменения среды, а также прогноз появления новых факторов, способных оказывать влияние на систему.
7. определение и конструирование системы для решения этой проблемы: определений целей и решаемых задач; анализ структуры системы с учетом ее специфики, процессов и параметров функционирования;
8. выявление потребностей в ресурсах (включая людские) и в технологических процессах;

     9. оценка ресурсов, включая оценку существующих технологий и

         мощностей, существующего состояния ресурсов, а также

         взаимодействие ресурсов и существующих факторов; 
    10. отбор предпочтительных вариантов в соответствии с выработанным

           критерием;

11. разработка рекомендаций или комплексной программы решения  

проблемы, включая: формулировку мероприятий и элементов проектов программы, определение очередности достижения промежуточных целей, распределение задач, сфер деятельности, компетентности и ответственности между организациями-исполнителями, проектирование организационной структуры, информационных потоков, режимов работы, проектирование мотивации, организаций, контроля, необходимых для достижения поставленных целей.

 
Выполнение этого перечня работ  позволяет получить в результате проведенного исследования системное  решение проблемы любой природы. При этом общая логическая последовательность важнейших операций предшествующего исследования сводится к следующим основным этапам: 

1. разработка гипотезы и программы исследования. Уточнение задания на исследование: характер, масштабы, объект, периоды наблюдения (основания прогноза) и упреждения и т.д. Формулирование целей и задач, предмета, проблемы, альтернативных рабочих гипотез, определение методов, структуры и организации исследования;
2. анализ объекта прогнозирования и среды, динамических рядов показателей;
3. разработка типового представления объекта прогнозирования;
4. построение серии гипотетических (предварительных) исследовательских поисковых или нормативных моделей объекта;
5. разработка сценария развития среды и определение прогнозного горизонта;
6. проведение прогнозного моделирования и(или) экспертных оценок;
7. оценка достоверности и точности, а также обоснованности (верификация) прогноза - уточнение гипотетических моделей методами опроса экспертов;

    8. анализ результатов предшествующего исследования; 
 
    9. выработка по результатам исследования рекомендаций для принятия

    решений в сфере управления; 
   10. верификация, экспертиза результатов исследований и рекомендаций, их

   доработка с учетом замечаний экспертов;

   11.сдача результатов исследований и рекомендаций заказчику.

 
Каждый из этих этапов ставит свои задачи и определяет состав методов исследования. 
 
В маркетинге принято выделять следующие этапы рыночного цикла товаров: выведение на рынок, рост продаж, зрелость, насыщение, спад, уход с рынка. Объективно существующий объем информации об объекте менеджмента связан с этапом цикла разработки товара. 
 
В теории проектирования объектов известны и выделяют такие этапы жизненного цикла товаров: 

• этап разработки,
• этап изготовления,
• пуско-наладочные работы и юстировка (регулировка),
• эксплуатация,
• утилизация или модификация.

При этом этап разработки может рассматриваться как отдельный  цикл разработки товаров.

 

Цикл разработки товаров  также подразделяется на этапы: 

• научно-исследовательской работы (НИР) или аванпроекта,
• эскизного проекта,
• технического проекта,
• этап опытных образцов.

 
По мере выполнения этапов разработки растет объем информации, которой  разработчик решения располагает об объекте исследования. 
 
На этапе научно-исследовательской работы (НИР) или аванпроекта известны: множества условий и заданных функций, укрупненная модель объекта прогнозирования, основные технологии и др. Поэтому возможны только интуитивное, предметное и функционально-декомпозиционное представление объекта управления, которые будут рассмотрены. 
 
На этапе эскизного проекта уточняют условия и функции, разрабатывают модель с точностью до блоков объекта прогнозирования, детально прорабатывают технологии. На этом этапе проектирования возможно использование следующих представлений объекта менеджмента: интуитивного, предметного, функционально-декомпозиционного, контурами обслуживания, агрегативно-декомпозиционного. 
 
На этапе технического проекта разрабатывают всю проектно-конструкторскую документацию, проводят испытания изделия в лабораторных условиях. Поэтому на этапе технического проекта возможно использование следующих представлений объекта управления: интуитивного, предметного, функционально-декомпозиционного, контурами обслуживания, агрегативно-декомпозиционного, моделью «параметр - поле допуска». На этапе опытных образцов изделие подвергают испытаниям в реальных (натурных) условиях. Возможно использование всех ранее перечисленных представлений. 
 
Задачами прогнозирования и планирования при разработке управленческих решений по высокотехнологичным образцам машиностроения, являются, в частности, разработка структуры процессов проектирования и оценка стоимости различных этапов. При этом прогнозируют объемы рассчетно-конструкторских работ и моделирования на вычислительной технике, аналоговое моделирование, число опытных образцов различной комплектации для проведения лабораторных и натурных испытаний комплектующих и изделий в целом. 
 
По некоторым оценкам, трудоемкости этапов разработки высокотехнологичных образцов машиностроения могут находиться в следующем соотношении: НИР -10%; эскизный проект - 15%; технический проект -(15-20)%; этап опытных образцов - (55-60)%. 
 
Функции исследований тесно связаны и с этапом разработки, принятия и реализации решений в АСУ. 
 
Могут быть выделены этапы проектирования измерений и сбора данных, сбора и регистрации данных, их обработки, представления, прогнозирования и планирования параметров деятельности, принятия решения, передачи решения (в том числе с возможностью кодирования и раскодирования), восприятия и исполнения решения. На каждом из этих этапов исследования имеют свою специфику. 
 

В процессе исследований на этапе проектирования системы  измерений и сбора данных нужно: 

• установить перечень наиболее предпочтительных с точки зрения обеспечения безопасности, контроля или информативности параметров;
• определить методические, технические и технологические ограничения на количество и состав измеряемых параметров;
• определить допуски на точность и достоверность собираемой информации с точки зрения решаемой задачи;
• рассчитать максимальный период времени запаздывания данных с точки зрения обеспечения эффективности управления, а также решить другие вопросы, связанные со спецификой конкретной задачи.

 
На этапе сбора и регистрации данных важно исследовать полноту, частоту их поступления, возможность шума (непредумышленных искажений) и помех (умышленных, вводящих в заблуждение искажений). 
 
На этапе обработки данных важно провести фильтрацию сбоев в измерениях (отсеять «выпадающие» точки), проверить непротиворечивость данных, исследовать и контролировать время и ресурсы, расходуемые на обработку и др. 
 
На этапе представления данных важно исследовать зависимость эффективности использования данных при различных вариантах их представления. Такие исследования должны проводиться с учетом профессиональной, психологической, возрастной и т. п. специфики пользователей. 
 
Естественно, специфика проблемы или задачи исследования могут потребовать изменить и дополнить эти перечни. 
 
Выбор методов исследования систем управления проводится на основе их предварительной классификации. Такой выбор может проводиться интуитивно (экспертно), с использованием логики, с применением формальных приемов и критериев. Например, в качестве критерия выбора метода исследования может быть использована точность оценок или другой 
важный с точки зрения целей исследования параметр при фиксированных ограничениях на финансовые или временные: затраты. 
 
Наиболее общий подход к выбору метода исследования системы управления состоит в том, что: 

1. определяют цели исследования, включая ограничения на время их достижения, расход ресурсов, наличие необходи-: мой аппаратуры, персонала и др.);
2. устанавливают требования к результату исследования (прежде всего это полнота отражения свойств объекта исследования; количественный или качественный будет результат; для количественного результата устанавливают точность и достоверность);
3. устанавливают наличие и тип (интуитивные, предметные, количественные) данных о системе управления, объекте, внешней среде (качество, функции, структура, параметры);
4. оценивают возможность получения дополнительных данных каждого типа в процессе исследований;
5. определяют круг (множество) методов, применимых при существующих и возможных данных;
6. из числа применимых методов отбирают подмножество методов, позволяющих достичь поставленных целей исследования. Такие методы исследования систем управления будем называть рациональными;
7. формулируют критерий - правило выбора наилучшего в определенном смысле (наиболее дешевого, быстрого, точного, дающего единицу результата при минимальных затратах и др.) метода из ряда рациональных;
8. вычисляют значение критерия для каждого из рациональных методов;