Основы оптимизации процесса управления

Кафедра АИТП

А.С. Морозов

Математические основы оптимального управления

Конспект лекций

Рязань 2014 г Введение

Повсюду в окружающем нас мире (природе, тех­нике, человеческом обществе) протекают различные процессы, характер которых зависит от множества со­путствующих им условий и факторов. Изменяя условия протекания процессов, человек может влиять на их ха­рактер, изменять их, приспосабливать к своим целям. Это вмешательство в естественный ход процесса и представляет собой сущность управления.

Можно различить четыре этапа, характерные для любого процесса управления: оценка ситуации, принятие решения и исполнение принятого решения. При управлении сложными процессами оценка ситуации производится на основе собранной и соответствующим образом обработанной информации, выделим три этапа процесса управления:

1) сбор и обработка информации с целью оценки сложившейся ситуации;

2) принятие решения о наиболее целесообразных действиях;

3) исполнение принятого решения.

Иногда бывает необходим еще четвертый этап: конт­роль исполнения решения.

Имеется много задач, в которых механизмы сбо­ра информации и исполнения принятого решения отра­ботаны настолько четко, что над ними можно совершен­но не задумываться при осуществлении процесса управ­ления. В таких задачах все рассмотрение процесса управления сводится, по существу, к рассмотрению толь­ко второго этапа. Подобные задачи получили название одноэтапных или одношаговых задач принятия решения. Однако такой подход в большинстве случаев являет­ся идеализацией и упрощением реального процесса управления. В действительности все этапы процесса управления находятся в тесной взаимосвязи и этап принятия решения требует более или менее детального рассмотрения возможных способов реализации принято­го решения.

Иногда процесс управления раз­бивается на несколько последовательных шагов, причем решение, принимаемое на каком-либо шаге, зависит от результатов выполнения решения предыдущего шага. Такие процессы называют многошаговыми процессами принятия решения.

Во многих случаях разбиение сложного процесса управления на шаги с четким выделением всех этапов уп­равления на каждом шаге оказывается весьма трудной за­дачей. Часто приходится иметь дело с непрерывно меняющейся ситуацией. В этом случае необходимо непрерывно оценивать ситуацию и непрерыв­но принимать все новые и новые решения, сообразуясь с изменяющейся ситуацией и не ожидая окончательных результатов выполнения предыдущих решений. В по­добных задачах мы сталкиваемся с непрерывными ди­намическими процессами управления.

На протекание процессов управления оказывают влияние разнообразные внешние факторы, совокупность которых часто называют состоянием природы. Для того чтобы принять правильное решение о тех или иных действиях, нужно оценить результаты этих действий, а для этого необходимо знать характер ситуации, в которой эти действия предпринимаются.

Типичным для задач управления является случай, когда имеющаяся информация бывает или не­достаточна для точной оценки ситуации, или искажена посторонними факторами. Тем не менее, недостаточность информации не снимает задачи принятия решения. Осо­бенность задач управления именно в том и состоит, что решение должно быть обязательно принято независимо от того, в состоянии ли мы точно оценить результаты, к которым приведет принятое решение.

Таким образом, в процессе управления возникает важная задача принятия решения в условиях, когда ин­формация о сложившейся ситуации или недостаточна, или искажена. Данная задача получила название зада­чи принятия решения в условиях неопределенности.

Есть еще один специфический класс задач управления, которые связаны с деятельностью крупных промышленных предприятий и могут быть названы за­дачами организационно-управленческого характера.

Автоматизация производства, как правило, приводит к расчленению административных функций. Так, производ­ственные отделы разделяются на более мел­кие группы, занимающиеся вопросами эксплуатации и ремонта, контроля качества, планирования, снабжения, хранения готовой продукции и т. п.

Каждое отдельное специализированное подразделе­ние крупной организации выполняет определенную часть общей работы, руководствуясь общими целями предприятия. Однако у каждого специализированного подразделения возникают и свои собственные цели. Все эти цели не всегда согласуются, а иногда приходят в противоречие друг с другом. В качестве примера мож­но рассмотреть проблему обеспечения предприятия за­пасами. Отдельное подразделение может быть заинтере­совано в значительном увеличении запасов на складе для обеспечения бесперебойного выпуска своей продук­ции. Но при ограниченном объеме складских помеще­ний это приводит к снижению запасов для других под­разделений. В результате возникает задача организаци­онно-управленческого типа—выработка такой стратегии в отношении запасов, которая была бы наиболее благо­приятна для всего предприятия в целом.

При решении подобного рода организационно-управ­ленческих задач необходимо понимание целей отдельных подразделений и такое их согласова­ние, чтобы они не приходили в противоречие ни друг с другом, ни с общими целями всего предприятия. Если при этом учесть, что принятие не наилучших решений в условиях крупного предприятия может принести не­малый ущерб, то становится ясно, что при решении ор­ганизационно-управленческих задач оказывается недо­пустимым базироваться только на личном опыте и здра­вом смысле.

Разработкой методов решения организаци­онно-управленческих задач занимается дисциплина, получившая название исследование опе­раций. В которой под операцией пони­мается некоторое организационное мероприятие, преследующее определенную четко сфор­мулированную цель, например, определение количества хранимых на складе запасов с учетом потребности в запасах и ограничения на склад­ские помещения.

Целью иссле­дования операций является нахождение и научное обос­нование таких способов проведения мероприятия, кото­рые в некотором смысле являются наиболее выгодными.

Последствия то­го или иного способа их решения могут существенно отразиться на работе всего предприятия. Поэтому принятие окончательного решения всегда относится к ком­петенции ответственного лица, администратора, наделен­ного соответствующими правами, и выходит за рамки исследования операций. Исследование операций пресле­дует лишь цель дать в руки администратору обосно­ванные рекомендации по принятию решения.

В качестве математической основы исследования операций широко используются такие современные методы как линейное, динамическое программирование и теория игр.

Примечание.В дальнейшем в курсе будут рассмотрены математические основы принятия оптимального решения в организационно-управленческих задачах предприятия.

Основы оптимизации процесса управления