Объект, субъект, деятельность: анализ их взаимодействия применительно в разработке систем управления

Задача управления в своём существе — достичь целей, а равно —  обнулить вектор ошибки управления².

Реально вектор ошибки не может быть сделан идеально нулевым как вследствие объективных причин, так и вследствие разного рода неточностей и запаздываний в процессе управления, которые обусловлены субъективными причинами в ходе организации управления. Соответственно этому обстоятельству реальное управление может протекать в одном из трёх режимов:

Нормальное управление — в нём  реально ненулевые значения компонент вектора ошибки управления оцениваются как вполне приемлемые (они могут при этом находиться в пределах погрешности измерений — в этом случае достигаются значения так называемого «технического нуля» либо могут считаться приближённо равными нулю).

Допустимое управление — в нём  реально ненулевые значения компонент вектора ошибки находятся в пределах, признаваемых допустимыми, но допустимое управление по своим характеристикам хуже, чем нормальное.

Аварийное управление — в нём  те или иные компоненты вектора ошибки выходят за допустимые пределы, но катастрофа управления (необратимая потеря управления, повреждения, разрушение объекта управления или нанесением им ущерба элементам внешней среды) ещё не наступила. В режиме аварийного управления главной целью управления становится возвращение объекта хотя бы в режим допустимого управления.

Ключевым  понятием теории управления является понятие: устойчивость объекта в смысле предсказуемости поведения в определённой мере под воздействием внешней среды, внутренних изменений и упра-воле-ния; или, если коротко, — устойчивость по предсказуемости. Управление в принципе невозможно, если поведение объекта непредсказуемо в достаточной для этого мере.

Полная  функция управления — это своего рода пустая и прозрачная форма, наполняемая  содержанием в процессе управления; иными словами, это матрица объективно возможного управления — мера управления, как процесса триединства материи-информации-меры. Она описывает преемственные этапы циркуляции и преобразования информации в процессе управления, начиная с момента выявления субъектом фактора среды, вызывающего у него субъективную потребность в управлении и формирования субъектом-управленцем вектора целей управления и далее до осуществления намеченных целей в процессе управления. Это — система стереотипов отношений и стереотипов преобразований информационных модулей, составляющих информационную базу управляющего субъекта, моделирующего на их основе поведение (функционирование) объекта управления (или моделирующего процесс самоуправления) в той среде, с которой взаимодействует объект (а через объект — и субъект).

Содержательным  фрагментом полной функции управления является целевая функция управления, т.е. концепция достижения в процессе управления одной из частных целей, входящих в вектор целей. Концепции  управления по отношению ко всем частным  целям образуют совокупную (генеральную) концепцию управления. Далее большей  частью речь идёт именно о совокупной концепции управления. Там, где имеется в виду одна из частных концепций (целевых функций управления), это оговорено особо. Для краткости, и чтобы исключить путаницу с полной, целевую функцию управления там, где нет особой необходимости в точном термине, будем называть: концепция управления. Концепция управления наполняет конкретным управленческим содержанием все либо часть этапов полной функции управления.

После определения вектора целей и  допустимых ошибок управления по концепции  управления (целевой функции управления) в процессе реального управления осуществляется замыкание информационных потоков с вектора целей на вектор ошибки (или эквивалентное ему замыкание на вектор состояния). Иными словами, в процессе управления информация о векторе состояния (или векторе ошибки управления) соотносится с вектором целей и на основе этого соотнесения вырабатывается и осуществляется управляющее воздействие.

При формировании совокупности концепций  управления, соответствующих вектору целей, размерность пространства параметров вектора состояния увеличивается за счёт приобщения к столбцу контрольных параметров дополнительно параметров, объективно и субъективно-управленчески информационно-алгоритмически связанных с контрольными, — параметров, описывающих состояние объекта, окружающей среды и системы управления.

Эти — дополняющие вектор состояния  информационно-алгоритмически связанные с контрольными — параметры разделяются на две категории:

управляемые — которые могут  быть непосредственно изменены воздействием со стороны субъекта, что повлечёт за собой и изменение контрольных параметров. В изменении значений непосредственно управляемых параметров выражается управляющее воздействие (они образуют вектор управляющего воздействия);

свободные — которые изменяются при изменении непосредственно  управляемых, но не входят в перечень контрольных параметров, составляющих вектор целей управления. Все объективно возможные значения свободных параметров в процессе управления признаются допустимыми.

Так, для корабля: угол курса (между плоскостью симметрии и направлением на север) — контрольный параметр; угол перекладки руля — (непосредственно) управляемый параметр; угол дрейфа (между вектором скорости, т.е. направлением движения в текущий момент времени и плоскостью симметрии корабля, называемой диаметральной плоскостью) — свободный параметр.

Или другой пример: для систем «искусственного  климата» контрольным параметром может быть температура воздуха в помещении, а относительная влажность воздуха в нём может быть свободным параметром. Включение относительной влажности воздуха в список контрольных параметров потребует дополнения системы устройствами поглощения избыточной влаги и увлажнения чрезмерно обезвоженного воздуха.

Далее под вектором состояния понимается в большинстве случаев этот расширенный  вектор, включающий в себя вектор текущего состояния контрольных параметров, повторяющий иерархическую упорядоченность  вектора целей. Набор непосредственно  управляемых параметров может быть также иерархически упорядочен (нормальное управление, управление в потенциально опасных обстоятельствах, аварийное  и т.п.) и образует вектор управляющего воздействия, выделяемый из вектора состояния, и потому вторичный по отношению к нему. При этом, в зависимости от варианта режима управления некоторые из числа свободных параметров могут пополнять собой вектор целей и вектор управляющего воздействия.

Полная  функция управления в процессе управления осуществляется бесструктурным способом (управления) и структурным способом³.

При структурном способе управления информация передаётся адресно по вполне определённым элементам структуры, сложившейся (или целесообразно сформированной) ещё до начала процесса управления.

При бесструктурном способе управления таких, заранее сложившихся, структур нет. Происходит безадресное циркулярное распространение информации в среде, способной к порождению структур из себя при установлении информационно-алгоритмических взаимосвязей между слагающими среду элементами. Структуры складываются и распадаются в среде в процессе бесструктурного управления, а управляемыми и контрольными параметрами являются вероятностные и статистические характеристики массовых явлений в управляемой среде: т.е. средние значения параметров, их средние квадратичные отклонения, плотности распределения вероятности каких-то событий, корреляционные функции и прочие объекты раздела математики, именуемого теория вероятностей и математическая статистика.

Структурное управление в жизни выкристаллизовывается  из бесструктурного.

Объективной основой бесструктурного управления являются объективные вероятностные предопределённости и статистические модели, их описывающие (а также и прямые субъективные оценки объективных вероятностных предопределённостей, получаемые вне формализма процедур алгоритмических статистических моделей: человек к этому объективно способен), упорядочивающие массовые явления в статистическом смысле, позволяющие отличать одно множество от другого (или одно и то же множество, но в разные этапы его существования) на основе их статистических описаний; а во многих случаях выявить и причины, вызвавшие отличие статистик.

Поэтому, слово «вероятно» и однокоренные с ним, следует понимать не в ставшем обыденным смысле “может быть так, а может быть сяк”, а как указание на возможность и существование объективных вероятностных предопределённостей, обуславливающих объективную возможность осуществления того или иного явления, события, пребывания объекта в некоем состоянии, а также и их оценок средствами математической статистики и теории вероятностей; и соответственно как утверждение о существовании средних значений “случайного” параметра (вероятность их превышения = 0,5), средних квадратичных отклонений от среднего и т.п. категорий, известных из теории вероятностей и математической статистики.

С точки  зрения достаточно общей теории управления, теория вероятностей (раздел математики) является математической теорией мер неопределённостей в течении событий. Соответственно: значение вероятности, наблюдаемая статистическая частота, а также их разнообразные оценки есть меры неопределённости возможного или предполагаемого управления. Они же — меры устойчивости переходного процесса, ведущего из определённого состояния, (в большинстве случаев по умолчанию отождествляемого с настоящим), к каждому из различных вариантов будущего во множестве возможных его вариантов, в предположении, что:

1. Самоуправление в рассматриваемой системе будет протекать на основе прежнего его информационно-алгоритмического обеспечения без каких-либо нововведений.
2. Не произойдёт прямого адресного подключения иерархически высшего или иного управления, внешнего по отношению к рассматриваемой системе.

Первой  из этих двух оговорок соответствует  взаимная обусловленность: чем ниже оценка устойчивости переходного процесса к избранному варианту, тем выше должно быть качество управления переходным процессом, что соответственно требует более высокой квалификации управленцев. То есть: во всяком множестве сопоставимых возможных вариантов, величина, обратная вероятности (либо её оценке) «самоосуществления» всякого определённого варианта, представляет собой относительную (по отношению к другим рассматриваемым вариантам) меру эффективности управления и соответственно — профессионализма управленца, необходимых для осуществления именно этого варианта из рассматриваемого множества.

Вторая  из этих двух оговорок указует кроме  всего на возможность конфликта  с иерархически высшим объемлющим управлением. В предельном случае конфликта, если кто-то избрал зло, упорствует в его осуществлении и исчерпал иерархически наивысшее управленческое попущение, то он своими действиями вызовет прямое адресное вмешательство в течение событий свыше. И это вмешательство в жесткой форме опрокинет всю его деятельность на основе всех его прежних прогнозов и оценок их устойчивости — мер неопределённостей.

Векторы целей управления и соответствующие  им режимы управления можно разделить на два класса: балансировочные режимы — колебания в допустимых пределах относительно неизменного во времени вектора целей управления; манёвры — колебания относительно изменяющегося во времени вектора целей и переход из одного балансировочного режима (или режима манёвра) в другой, при которых параметры реального манёвра отклоняются от параметров идеального манёвра в допустимых пределах. Потеря управления — выход вектора состояния (или эквивалентный ему выход вектора ошибки) из области допустимых отклонений от идеального режима (балансировочного либо манёвра), иными словами, — выпадение из множества допустимых векторов ошибки.

Манёвры разделяются на сильные и слабые. Их отличие друг от друга условно и определяется субъективным выбором эталонного процесса времени и единицы измерения времени. Это разделение манёвров на сильные и слабые проистекает из того, что во многих случаях моделирование слабых манёвров может быть существенно упрощено за счёт пренебрежения целым рядом факторов, без потери качества управления⁴.

Всякий  частный процесс может быть рассмотрен (представлен) как процесс управления или самоуправления в русле процесса объемлющего иерархически высшего  управления и может быть описан в  терминах перечисленных основных категорий теории управления. Это позволяет соотнести названные категории теории управления с одной из особенностей психики человека.

Человеческое  сознание может одновременно оперировать  с семью — девятью объектами. При описании любой из жизненных  проблем в терминах теории управления, общее число одновременно употребляемых категорий не превосходит девяти:

1. Вектор целей.
2. Вектор состояния.
3. Вектор ошибки управления.
4. Полная функция управления.
5. Совокупность концепций управления (целевых функций управления).
6. Вектор управляющего воздействия.
7. Структурный способ управления в русле иерархически наивысшего всеобъемлющего управления на основе виртуальных структур.
8. Бесструктурный способ управления в русле иерархически наивысшего всеобъемлющего управления на основе виртуальных структур.
9. Балансировочный режим (либо манёвр).

Это означает, что информация, необходимая  для постановки и решения на практике всякой из задач управления может быть доступна сознанию здравого человека в некоторых образах вся без исключения, одновременно и упорядочено, как некая мозаика на основе соотнесения образных представлений с категориями теории управления, а не бессвязно-разрозненно, подобно стекляшкам в калейдоскопе. Главное для этого — отдавать себе отчёт в том, что именно в жизни следует в процессе осознания действительности связать с каждой из категорий теории управления.