3.6. Цели и критерии эффективности систем управления

Общеизвестно, что любая вновь создаваемая система управления должна быть целенаправленной и обеспечить экономию общественного труда по сравнению с фактическим уровнем затрат до реализации инноваций. Проблема состоит в том как выявить и определить целенаправленность будущей системы и сопоставить уровни общественных затрат до и после её реализации.

Цели. Цель - это осознанный образ предвосхищаемого результата на достижение которого направлены действия человека. Создаваемые системы управления должны быть всегда целенаправленными, то есть иметь определённые цели управления. Системы управления, не имеющие целей, представляют собой бесцельное блуждание. Другими словами, цель - это то, чего необходимо достигнуть в результате реализации определённых действий.

Для любой системы управления цели определяются в основном внешними факторами по отношению к этой системе. Такое положение вытекает из принятой концепции, согласно которой любая система является подсистемой системы более высокого ранга и функционирует в тесной связи с внешней средой. С точки зрения внешней среды важно то, что происходит с выходами рассматриваемой системы. В таком случае целью системы является реализация некоторого набора значений выходов Y. В пространстве выходов Y определяется область цели , которая в частном случае вырождается в точку цели. Для динамических систем состояние выходов в момент t отображает точка.

Цели системы в зависимости от её назначения задаются различными способами. Для систем разового действия, деятельность которых завершается достижением цели, требуется, чтобы достигла. При этом в частном случае следует выполнить условие. Для других систем необходимо, чтобыдолжна достигнуть области, а затем продолжила движение по заданной траектории[6].

На практике достаточно часто накладывают условие ограничения:

, (3.13)

при ограничениях:

, (3.14)

где - целевая функция;

;

где F- вектор-функция;

V- заданная область.

Определение цели для отдельных выходов или их группы называется частной целью. На траекторииможет быть определена предельная точка- конечная цель и ряд промежуточных целей- промежуточные цели.

В метрическом пространстве выходов системы введём понятие - определённое расстояние от текущей точки, отражающей состояние системы и её выходов в момент, до области цели. В случае, если дляина интервалене менее заданной длинывыполняется условие, тогда систему называют целенаправленной.

В системах управления с иерархической структурой каждая подсистема имеет свою цель, которая необязательно совпадает с целью всей системы в целом. Эффективное функционирование системы можно достигнуть только в том случае, если цели подсистем более низкого уровня будут согласованы с целями подсистем более высокого уровня. В связи с ветвлением системы от высших уровней к более низшим возникает иерархия целей и подчинение низших целей высшим. Выделение целей по всем подсистемам и зависимостей между ними называют деревом целей.

Главными целями для систем управления могут быть:

рост объёмов реализованной продукции;

снижение себестоимости продукции;

выпуск высококачественной продукции;

выход на новые рынки сбыта продукции и др.

Оптимальное управление организациями и другими хозяйствующими объектами заключается в выборе и реализации таких функций управления, которые являются наилучшими в смысле эффективности достижения поставленных целей. Тем самым предполагается, что существует множество возможных вариантов создания систем управления и свобода выбора из них наилучшего.

Критерии эффективности. При реализации систем управления весьма важным вопросом является выбор критерия их эффективности. Под критерием эффективности понимается степень достижения целей системой управления.

На практике достаточно распространённой ошибкой является то, что не делают различия между целями системы управления и критериями её эффективности. Цели системы управления определяют её назначение и смысл функционирования и выражают точку зрения на то, для чего создаётся эта система. В отличие от целей критерии эффективности дают возможность определить, хорошо или плохо работает система управления, успешно ли выполняет свои функции. Цели и критерии эффективности и их правильный выбор весьма важны как для будущей системы управления, так и для вышестоящей системы, которой подчинена нижестоящая.

Как показывает практика, чем выше уровень системы управления, тем сложнее формализовать её цели и критерии эффективности. Это связано с тем, что вышестоящие системы приближаются к общенациональным и государственным, интересам. Такая система имеет большую размерность и на них влияют большое число факторов, которые трудно поддаются анализу и учёту. Определение целей и критериев эффективности до настоящего времени является всё ещё творческим процессом, который зависит от опыта и интуиции специалистов, занимающихся вопросами создания систем управления и оценки их эффективности.

Критерии эффективности, независимо ни отчего, при их выборе и определении, должны удовлетворять следующим условиям:

реально измерять эффективность систем управления;

количественно отражать эффективность систем управления числом или набором чисел;

охватывать наибольшее количество результатов создаваемой системы управления;

отличаться простотой, но учитывать всю полноту результатов и затрат, связанных с созданием систем управления.

В настоящее время выделяют три типа критериев эффективности систем управления; первого, второго рода и многокритериальные.

Критерии эффективности первого рода – степень достижения целей системой управления в заданной области. В том случае, если цель системы задана областью цели или точкой y^*, то критерием эффективности первого рода является расстояние , определяемое в метрике пространства . Цель считается достигнутой, если (y (t)),= 0 или (y(t), y^*) < В, где В — наперёд заданная малая величина.

Критерий эффективности второго рода — оценка эффективности на некотором заданном пути достижения цели. Он определяется как некоторая функция f (u, w, y) extr при дополнительных ограничениях. Экстремальное значение f определяет наилучшую (в смысле f), траекторию движения системы к целям. С помощью такого критерия можно сравнивать и оценивать различные изменения состояний системы. Следует отметить, что критерий второго рода по отношению к критерию первого рода является вторичным, второстепенным, поскольку главное для системы управления является достижение целей.

Многокритериальные критерии эффективности — независимые, самостоятельные критерии эффективности. Для многих сложных систем управления выбрать критерии эффективности первого и второго рода, представляющие собой скалярные критерии, не представляется возможным. В этом случае используются векторные критерии, обеспечивающие выбор функций управления, оптимальных по Парето. Множество функций управления, оптимальных по Парето, включают в себя фактически не сравнимые по скалярным критериям функции управления, то есть такие о которых нельзя сказать, какие из них являются наилучшими.

В этом случае применяются многокритериальные оценки эффективности систем управления с выделением наиболее лучших и наименее эффективных функций управления.

Исходя из основных достижений экономики, разработки методологии создания систем управления, уровня развития СВТ, организационных процессов, программного, математического и других видов обеспечения, критериями эффективности создаваемых систем управления могут в основном служить:

максимум чистого дисконтированного дохода (прибыли);

максимум роста объёмов реализуемой продукции;

минимум себестоимости продукции;

максимум внутренней нормы рентабельности;

минимум срока окупаемости инвестиций и др.

В тех случаях, когда трудно отдать предпочтение какому-либо критерию, используют многокритериальный подход, с помощью которого определяют оптимальное соотношение эффективности путей и степени достижения системой цели. Необходимым условием возможности использования многокритериального подхода является измерение эффективности пути в одинаковых единицах или наличие способа приведения к этому условию.