Теория управления активными системами (теория управления, адаптированная для социальных систем)

Введение

Социальные системы – строго динамические активные системы, действующие в строго динамической активной среде.
Такие системы отличаются отсутствием стационарных состояний и принципиально неустранимой неопределённостью, связанной с активностью субъектов. Правда, для некоторого типа задач, реализуемых именно в некоторых условиях, неопределённостью можно условно пренебречь, но, в общем-то, эта оговорка не имеет существенного значения.

Примечание: условно – это именно условно, то есть, оговорив предварительно условия, для которых справедливы принятые допущения. Они связаны с активностью субъектов и, как правило, предполагают ограничение активности субъектов. Вследствие этого и появляется возможность пренебречь неопределённостью действий субъектов. Но такие условия могут существовать лишь в некотором ограниченном диапазоне состояний системы и пространства, в котором она функционирует.


Менеджмент не отвечает современным условиям – он оперирует абстрактными категориями, которые не поддаются измерению и формализации. Классическая строгая теория управления, которая используется для организации управления в технических системах, во многом – вещь в себе, она тоже стала абстрактной наукой, но по-другому: в ней много математики, и она «оторвана» от объектов, субъектов и условий функционирования, поскольку в большей мере рассматривает сами процессы управления, причём, без особой связи с объектами. Так, например, рассматривая процесс управления, авторы часто говорят о том, что нужно изменить параметры объекта, но какие это параметры, как их изменять (применительно к социальным системам) – не определяется. Даже, если книга или статья посвящена управлению в компании, примеры приводятся, в основном, технические.

Примечательно, что менеджмент и теория управления имеют общие предпосылки – кибернетику. Но, столкнувшись с недостаточной формализуемостью социальных систем, специалисты в области менеджмента более переключились на человеческие отношения, подменяя, по сути, невозможность расчёта управляющих воздействий рекомендацией найти квалифицированного специалиста и возложить на него ответственность за принятие решения, а также мотивировать, конечно...

Это работает в некотором, довольно ограниченном диапазоне условий. При условии, конечно, что человек хорошо подготовлен, заинтересован в принятии обоснованных решений, обладает необходимым профессиональным поведением и т.п.

Но это не обеспечивает надёжности управления. Хотя бы потому, что человек может заболеть, устать и т.п.

По сути, управление, как таковое, в менеджменте не рассматривается – здесь больше говорится о мотивации человека, осуществляющего деятельность, о лидерстве, командообразовании и т.п. Основная концепция обеспечения устойчивости работы – найти хороших и квалифицированных людей, создать команду и доверить им хозяйственную деятельность. И тогда всё будет хорошо – они же профессионалы и должны знать, что делать!

В технических системах всё поддаётся формализации и расчёту, поэтому аппарат теории управления получил большее развитие. Здесь всё рассчитывается, нет места рассуждениям про харизму блока управления или недостаточную мотивацию исполнительных устройств. Это позволило существенно расширить спектр задач, для решения которых используются автоматические системы управления – от простейших бытовых приборов до космических аппаратов.

Вместе с тем принципы точного управления становятся актуальными и для социальных систем – слишком велики потери от ошибок управления. Но их использование ограничивается традиционной для менеджмента ресурсной базой – она дескриптивная, а не нормативная, к тому же, не соответствует принципу методологической строгости и, соответственно, не может быть использована для расчётов управляющих воздействий.

Но мир не стоит на месте, теоретическая база развивается, появилась комплексная математическая имитационная модель социальной системы, функционирующей в активной среде и это позволяет реализовать принципы точного управления в социальных системах.


Вследствие этого, возникает необходимость теории, описывающей закономерности управления именно в социальных системах, с учётом активности участников, неустранимой неопределённости, доступных возможностей влияния, др. Кроме того, нужно учесть условия управления в социальных системах, в том числе, принципиальную неуправляемость некоторых объектов, а также, что делать в таких случаях.

Это не является принципиально новой теорией – скорее, расширение «классической» теории управления на социальные системы. Вместе с тем особенности социальных систем (прежде всего, активность систем и среды функционирования) в совокупности с тенденциями развития техники, – развитие средств сбора и обработки данных, прежде всего, технологий искусственного интеллекта, – позволяют говорить о достаточно существенном изменении классической теории управления в приложении к активным системам.

Предпосылки

Аксиомы

Отсутствие управления в строго динамической активной системе, функционирующей в активной строго динамической среде, приводит к её деградации.

Развитие системы – изменение, приводящее к увеличению устойчивости. Если устойчивость при изменении системы уменьшается, то это деградация. Вместе с тем социальные системы – строго динамические системы, то есть, они постоянно изменяются, они не имеют стационарного состояния.

Управление  один из существенных факторов, влияющих на устойчивость системы. Если система не является управляемой, то она потенциально неустойчивая. Таким образом, отсутствие управления приводит к деградации системы.

Здесь мы это утверждение используем как аксиому, поэтому не доказываем строго.

Предположения и допущения

Движение рассматривается как изменение состояния объекта во времени.

В общем-то, это по определению так, но здесь это ещё и предположение, имеющее значение для понимания процесса управления.

Любой объект можно описать набором фазовых переменных (параметров), изменение которых во времени отражает изменение его состояния во времени.

В случае неуправляемости объекта, его динамика с большей вероятностью будет развиваться по негативному сценарию.

В общем-то, это именно предположение, имеющее большее значение, скорее, для определения характера мышления человека, разрабатывающего систему или процесс управления  лучше не предполагать, что всё пойдёт хорошо, а рассчитать свои действия, исходя из худшего сценария развития ситуации.

Безусловно, есть вероятность, что в случае неуправляемости объекта его динамика будет развиваться по позитивному для субъекта управления сценарию. Если есть желание рассмотреть оба варианта развития событий, рекомендуется пользоваться принципом презумпции негативного сценария развития событий, предполагающего необходимость именно доказать невозможность негативного сценария. В этом случае субъект управления оказывается более защищённым.

Гипотеза измеримости – всё можно измерить, нужно только знать, как это сделать.

Измерение – это сравнение эталоном и количественная оценка степени соответствия измеряемого объекта эталону.

Измерение длины – сравнение с эталоном длины. Для измерения других величин существуют другие эталоны.

Сложнее с величинами, которые нельзя «пощупать».  Но и они поддаются измерению – измерили же физики массу и заряд электрона и других частиц, напряжённость электрического и магнитного поля, другие величины, не поддающиеся непосредственному ощущению человеком.

Вопрос только в том, знаем ли мы метод, посредством которого можно измерить нужную величину.

Мы рассматриваем управление исключительно функциональными системами, оставляя за рамками теории споры и дискуссии о системах вообще и т.п.

Функциональная система предназначена для реализации определённой функции – работы, процесса.

Функционирование – процесс преобразования исходной ресурсной базы в результирующую ресурсную базу или ресурс.

Функционирование осуществляется в некоторых условиях  в среде функционирования.

Результат функционирования  следствие взаимодействия функциональной системы со средой. Применительно к социальным системам – это ресурсный поток, входящий в социальную систему из социально-экономического пространства.

Меняя объект, процесс его функционирования, мы добиваемся изменения результата функционирования системы.

В общем случае среда функционирования  строго динамическая активная, неподконтрольная субъекту управления.

Социальная функциональная система действует в активной среде  социально-экономическом пространстве (СЭП), поэтому её работа заключается в создании определённого воздействия, приводящего к формированию активности участников СЭП и, как следствие, ресурсным потокам, концентрации ресурсов в определённой пространственно-временной области, на определённых функциях.

Теоретические положения, принятые за основу

«Классическая» теория управления, кибернетика

Это теория управления, являющаяся развитием кибернетики, которая в основном используется для решения задач управления техническими системами.

Вместе с тем законы управления одинаковы для любых объектов и систем (см., например работы Н. Винера, П.К. Анохина). Но для организации управления в активных системах «классическая» теория управления не совсем подходит – она, конечно, даёт основу, но требует доработки в связи с необходимостью учитывать активность, как субъекта управления, так и объекта управления. Причём, это в большей мере касается расчёта управляющих воздействий и организации систем управления, а основные закономерности процесса управления остаются, в общем-то, неизменными.

Кибернетика – междисциплинарная наука о закономерностях получения, хранения, преобразования и передачи информации в сложных управляющих системах, будь то машины, живые организмы или общество.
Слово «кибернетика» впервые употребил Платон в диалоге «Законы» (4 в. до н. э.) для обозначения «принципов управления людьми». В научный оборот термин «кибернетика» ввел французский физик и математик Андре-Мари Ампер. В 1834 году в своей работе «Опыт о философии наук, или аналитическое изложение естественной классификации всех человеческих знаний» он определил кибернетику как науку об управлении государством, которая должна обеспечить гражданам разнообразные блага.
В современном виде термин «кибернетика» ввел американский математик Норберт Винер в своей книге «Кибернетика, или управление и связь в животном и в машине», опубликованной в 1948 году. Он показал: животные, как и машины, могут быть включены в более обширный класс объектов, отличительной особенностью которого является наличие систем управления.
Винера называют «отцом кибернетики». Однако большой вклад в развитие науки внесли и другие ученые – английский психиатр У. Эшби, американский нейрофизиолог У. Маккалок, английский математик А. Тьюринг, мексиканский физиолог А. Розенблют, советские учёные А.Н. Колмогоров, В.М. Глушков, П.К. Анохин и другие.

Ресурсная теория функциональных социальных систем

Эта теория описывает «устройство» и закономерности возникновения, прекращения и функционирования социальных систем в социально-экономическом пространстве.

Теория корпоративного взаимодействия

Теория определяет закономерности взаимодействия субъектов, обладающих свойством активности, в корпоративной системе, что требуется для понимания природы социальных систем, процессов, наблюдаемых в них, а также расчёта управляющих воздействий в процессе управления.

Корпоративная динамика

Это синтетическая дисциплина, основанная на ресурсной теории функциональных социальных систем и теории корпоративного взаимодействия, описывающая закономерности движения корпоративной (социальной) системы в социально-экономическом пространстве, изменения социальной системы и её составляющих. 

В свою очередь, корпоративная динамика использует теорию управления активными системами при описании процессов деградации социальных (корпоративных) систем, возникновения кризисных ситуаций, связанных с отсутствием управления, обеспечивающего своевременную адаптацию к изменяющимся условиям функционирования.

Предмет теории управления

Теория управления активными системами описывает закономерности процесса управления в активной функциональной системе, осуществляющей свою деятельность (функционирующей) в активной среде.

Активной системой является система, в которой хотя бы один элемент является активным.

Безусловно активной системой является социальная система. Но и некоторые технические системы могут рассматриваться как активные в определённом диапазоне условий функционирования (квазиактивные или условно активные системы). Обычные технические системы – частный случай активных систем, их можно рассматривать как активные системы, все элементы которых в данный момент времени обладают нулевой активностью.

Соответственно, теория управления активными системами является более универсальной, она может быть использована для расчёта и организации управления в пассивных системах. Хотя, следует отметить, что для большинства технических систем она является избыточной и в этой области существует вполне успешная практика решения задач организаци управления в рамках классической теории управления.

Основное назначение теории управления активными системами – дать информацию, нужную для организации процесса управления в социальной системе, функционирующей в активной среде. В частности, теория управления активными системами позволяет ответить на следующие вопросы:

  • Как выбрать объекты непосредственного управляющего воздействия, чтобы обеспечить управляемость комплексного объекта управления?
    По-другому, это значит ответить на вопрос: чем должен управлять или на что должен воздействовать руководитель, чтобы добиваться нужного результата функционирования подконтрольной ему социальной системы?

  • Как оценить управляемость системы и отдельных объектов управления?

Но не констатировать неуправляемость по результатам работы, а именно оценить управляемость по системным свойствам, на основе информации об организации процесса управления.

  • С какой периодичностью нужно осуществлять реализацию алгоритма управления в отношении выбранных объектов?

  • Каковы границы ситуации, в которой обеспечивается управляемость выбранных объектов?

  • На что нужно воздействовать, чтобы осуществить управление?

 

Безусловно, для конкретизации ответов на эти вопросы в конкретной ситуации, нужно хорошо «знать матчасть» – устройство социальной функциональной системы, закономерности, определяющие причинно-следственные связи, переменные величины, с помощью которых описывается состояние выбранных объектов (параметры), др.

Эта информация содержится в других элементах методологической базы управления.

Используемые термины

Здесь приведён перечень терминов, определение – см. глоссарий.

Движение объекта (системы).

Траектория движения объекта (системы, ситуации). Фазовое пространство (пространство состояний).

Воздействие, влияние, управление, процесс управления.

Управляемость, условия управляемости, граничные условия управляемости.

Метод управления. Алгоритм управления.

Режим управления, регулирование, стабилизация, слежение, генерация, программное управление.

Система управления.

Субъект управления, объект управления, объект влияния, объект воздействия.

Объект управления комплексный, объект непосредственного управляющего воздействия (ОНУВ).

Управляющее воздействие, возмущающее воздействие.

Эталон. Эталонное состояние объекта управления.

Состояние объекта, состояние среды, ситуация объекта.

Параметр (фазовая переменная) системы. Показатель. Индикатор. Характеристика.

Параметр управляющий / влияющий.

Параметр управляемый / зависимый.

Обратная связь, отрицательная обратная связь, положительная обратная связь, канал обратной связи, контур обратной связи.

Закономерности

Закономерности теории управления отражают
причинно-следственные связи процесса управления.

Управление возможно только движущимся объектом, то есть, объектом, характеризующимся динамикой состояния, которая описывается динамикой значений параметров (фазовых переменных) объекта.

Статический объект не может быть управляемым – здесь не может быть отклонения от заданного состояния, его нельзя никак изменить, чтобы скорректировать движение и т.п.

Для управления необходимо изменить состояние объекта.

Вследствие изменения состояния объекта изменяется его поведение в среде функционирования, что приведёт к изменению результата его функционирования.

Для изменения состояния объекта необходимо и достаточно изменить значения его параметров (фазовых переменных).

Так, например, изменяя положение передних колёс автомобиля относительно его продольной оси, водитель (субъект управления) направляет движение автомобиля в нужную сторону. Но происходит это именно вследствие изменения поведения автомобиля в среде  сила трения, сцепление с дорожным покрытием и т.п. А в другой среде это же изменение состояния объекта, возможно, не приведёт к существенному изменению поведения  например, на очень скользкой дороге.

Изменяя направление исходящего из социальной системы (компании) информационного потока (посредством выбора соответствующих каналов передачи) и/или интенсивность или содержание исходящих от компании информационных потоков, мы можем изменять активность компании в социально-экономическом пространстве, что, при правильном расчёте, приведёт к изменению потока входящих обращений клиентов.

Посредством информирования человека, мы можем изменить его субъективные оценки стимулов и ограничений для совершения действий, что приведёт к изменению его поведения  вероятности совершения человеком определённых обусловленных действий.

Для того, чтобы социальная система могла быть управляема, необходима соответствующая системная активность субъекта управления.

«Соответствующая активность» – значит активность, учитывающая задачу управления и активность других элементов системы. И нужна именно системная активность, которая, безусловно, зависит от ресурсной активности, но для надлежащего преобразования ресурсной активности в системную требуется точный расчёт воздействия.

Для обеспечения надёжной управляемости объекта необходимо циклично реализовывать алгоритм управления.

Период реализации алгоритма управления определяется его динамикой, а также динамикой среды, в которой функционирует объект.

Период реализации алгоритма управления должен быть не более времени, за которое в данной ситуации могут накопиться необратимые изменения.

Вместе с тем следует учесть, что субъекту управления ещё нужно время для анализа ситуации, принятия решения об управляющем воздействии и реализации управляющего воздействия.

Для обеспечения управляемости комплексного объекта управления необходимо и достаточно обеспечить управляемость всех существенных для его функционирования объектов непосредственного управляющего воздействия (ОНУВ).

Необходимым условием управляемости ОНУВ является соблюдение условий управляемости.

Достаточным условием управляемости объекта непосредственного управляющего воздействия является адекватная задаче управления совокупная системная активность субъектов, воздействующих на ОНУВ.

Для организации управления любым объектом (при наличии принципиальной возможности управления) может быть определён алгоритм управления на основе одного из трёх базовых алгоритмов управления или их сочетания в вариантах с отрицательной или положительной обратной связью.

В общем-то, существуют всего три базовых алгоритма управления, реализующих три метода управления:

  1. без обратной связи;

  2. с обратной связью по возмущающему воздействию;

  3. с обратной связью по результату функционирования.

Для управления реальным объектом может быть использован комбинированный метод и, соответственно, алгоритм управления, предполагающий сочетание базовых методов (алгоритмов). Например, управление с обратной связью и по возмущующему воздействию и по отклонению результата.

Пример для социальной системы: управление исходящим информационным потоком, воздействующим на клиентов, по возмущающему воздействию, вносимому активностью конкурентов и отклонению результата (входящего потока обращений клиентов).

Приложения теории управления

Здесь определяются прикладные задачи, которые решаются с использованием теории управления.

Алгоритм (методика) выбора объектов воздействия для обеспечения управляемости комплексного объекта управления.

Формализованные алгоритмы управления для различных объектов в социальных системах и рекомендации по выбору/оптимизации алгоритма в зависимости от условий социальной системы.

Методика оценки управляемости социальной системы.

Методика расчёта граничных условий управляемости социальной системы.

Методика расчёта управляющего воздействия.

Рекомендуемая литература

Здесь приведены основные источники, которые я могу рекомендовать для понимания закономерностей управления активными системами.

По мере возможности, они будут снабжаться аннотацией и рекомендациями по использованию. Но именно по мере возможностей.

Теория управления. Терминология. Вып. 107. М.: Наука, 1988. - с. 56.

В пособии приведены термины для «классического» применения теории управления. Не все термины, приведённые в пособии, используются или используются без изменений в теории управления активными системами. Вместе с тем полезно ознакомиться с ними.

Кроме того полезно посмотреть приложения – в них в существенно сжатой форме представлены некоторые базовые материалы, позволяющие понять теорию управления.

Книги по кибернетике, теории управления, теории автоматического управления 

В некоторых из указанных ниже книг, в основном, нужно изучать начальные разделы,
в которых приводятся основы теории управления, базовые положения, справедливые для любых систем и
задач. Вместе с тем следует помнить, что не всегда и не всё следует принимать не задумываясь.
Нужно проецировать информацию, получаемую из книг, на задачи управления социальными системами.

 

Винер Н. Кибернетика или управление и связь в животном мире и машине. Второе издание. / Ред. В.И. Грознов. М.: Советское радио. – 327 с.

Анохин П.К. Избранные труды. Кибернетика функциональных систем / Под ред. К.В. Судакова. Сост. В.А. Макаров. – М.: Медицина, 1998. 400 с.

 

Бессекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. – М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1972 . – 768 с.

Егоров А.И. Основы теории управления. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. – 504 с.

Зайцев Г.Ф. Теория автоматического управления и регулирования. – 2-е изд., перераб. и доп. – К.: Выща шк. Головное изд-во, 1989. – 431 с.

Справочник по теории автоматического управления / Под ред. А.А. Красовского. – М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987. – 712 с.