Применение информатики, математических моделей и методов в управление

Более полно представить математическую модель помогает так называемый метод математического моделирования. При математическом моделировании абстрагируются от конкретной физической природы объекта и происходящих в нем процессов и рассматривают только преобразование входных величин в выходные. Анализировать математические модели проще и быстрее, чем экспериментально определять поведение реального объекта в различных режимах работы.  Кроме того, анализ математической модели позволяет выделить наиболее существенные свойства данной системы, на которые надо обратить особое внимание при принятии решения.  Дополнительное преимущество состоит в том, что при математическом моделировании не представляет труда испытать исследуемую систему в идеальных условиях или наоборот в экстремальных режимах, которые для реальных объектов или процессов требуют больших затрат или связаны с риском. 

Применение метода математического моделирования позволяет находить лучшие решения в области управления, выявляя возможные их результаты не непосредственно в ходе производства,  а в процессе предварительных расчетов, что предупреждает многие ошибки и потери в производстве.

Математический аппарат, применяемый при построении моделей, весьма разнообразен. Кроме классических разделов математического анализа (дифференциальное и интегральное исчисление) широко используются современные разделы математики, в которых изучаются методы, позволяющие находить оптимальные решения: линейное, нелинейное и динамическое программирование. Для анализа многих операций применяют аппарат теории вероятностей. Это вызвано тем, что исследования проводятся в условиях, определенных не полностью, зависящих от случайных причин. В тех случаях, когда в центре внимания находятся вопросы динамики явлений, широко применяют аппарат дифференциальных уравнений, а в более сложных случаях используется метод статистического моделирования.

Кроме этого существуют методы дискретного программирования, которые ориентированы на решение задач оптимизации с целочисленными переменными; сетевые методы, которые применяются там, где есть возможность четко структурировать управляемый процесс в виде графа, описывающего взаимосвязи работ, ресурсов, временных затрат и т. д.; математическая статистика, применяемая для решения задач анализа прогнозирования экономических и социальных процессов на предприятиях; эвристические методы и др.

2.3. Применение математических моделей и методов

Математические модели широко применяются в медицине, биологии, химии, физике, начиная с древнейшего ее раздела – механики, истории и т. д.

Одной из главной областью применения математических моделей и методов является экономика.

При нынешних темпах развития производства непрерывно идет процесс взаимодействия всех его составляющих частей. В таких условиях необходимым является вести непрерывное планирование и оперативно управлять всеми звеньями экономики. Использование математических методов и современных компьютерных технологий в экономике не только ускоряет расчеты, но и в десятки, в сотни раз уменьшает время, нужное для этого. При наличии специализированных программ можно проводить так называемое моделирование, пришедшее на замену дорогостоящим поискам ответов и путей решения проблем с помощью проб и ошибок.

В хозяйственной практике, в планово-экономической работе, в теории экономики возникает множество разнообразных задач, которые решают на экономико-математических моделях, если надо достигнуть углубленного понимания реальных хозяйственных процессов. С помощью этих методов можно разрабатывать планы развития производства, давать практические рекомендации по улучшению пропорций экономики и ее отраслей, рационализировать использование материальных и трудовых ресурсов. Анализ математических моделей дает в руки менеджеров и других руководителей эффективный инструмент, который может использоваться для предсказания поведения систем и сравнения получаемых результатов.  Моделирование позволяет логическим путем прогнозировать последствия альтернативных действий и достаточно уверенно показывает, какому из них следует отдать предпочтение. 

ЧАСТЬ III. Задачи управления

3.1. Понятие теории управления

В научной литературе встречается следующее определение управления: «Управление – это процесс восприятия и переработки информации». Информация, а, следовательно, и информатика, является основой управления.

Управление предприятием представляет собой совокупность воздействий, призванных обеспечить эффективное с точки зрения заданных целей протекание производственного процесса.

Реализация процесса управления предприятием происходит в рамках системы управления предприятием – структуры, в которой можно выделить объект управления и управляющую часть. Объектом управления является производственный объект. В роли управляющей части на предприятии выступают управленческие службы. В общем виде управление может быть представлено как воздействие управляющей системы на управляемую. От субъекта управления к объекту (исполнителю) поступает управленческая информация – команды управления, в обратном направлении – осведомляющая информация. Т.о. осуществление управления неотделимо от переработки информации, а эффективность управления – от правильной организации информационных процессов.

Управление предприятием происходит во времени, поэтому его следует рассматривать как процесс управления. Структура производственного процесса определяет, в свою очередь, структуру процесса управления. На каждом предприятии можно выделить несколько направлений деятельности (производство, сбыт, снабжение, финансы и т. д.), а в рамках этих направлений – процессы более глубоких уровней, которые также являются объектами управления.

Все частные производственные процессы, вплоть до элементарных, представляют собой управляемые процессы. Управление каждым процессом осуществляется путем реализации функций управления в отдельные дискретные моменты времени. В состав функций управления входят: планирование, учет, контроль, регулирование, анализ. Планирование – это определение поведения управляемого процесса в будущем. Учет – определение фактического состояния управляемого процесса в дискретные моменты времени. Контроль – это определение отклонений между запланированным и фактическим состоянием управляемого процесса. Регулирование – обеспечение функционирования управляемых процессов в рамках заданных параметров. Анализ – это подведение итогов осуществления управляемого процесса за период управления, выявление факторов, повлиявших на степень достижения запланированных результатов.

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, изме­нение естественного хода процесса и представляет собой сущность управления. Таким образом, можно сказать, что управление представляет собой такую организацию, которая обеспечивает достиже­ние определенных целей.

Можно отчетливо различить четыре этапа, характерные для любого процесса управления: появление цели; сбор и обработка информации с целью оценки сложившейся ситуации; принятие решения о наиболее целесообразных действиях; 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. Примером может служить процесс управления ракетой при запуске ее с Земли на Луну. Здесь могут быть выделены следующие шаги: вывод ракеты на околоземную орбиту, организация движения ракеты в направлении Луны, перевод ракеты па около­лунную орбиту, прилунение.

Из приведенного рассмотрения видно, насколько сложными и разнообразными могут быть задачи управ­ления. Однако необходимо учитывать, что 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 человек точно оценить результаты, к которым приведет принятое решение. Данная задача получила название зада­чи принятия решения в условиях неопределенности.

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

3.2. Связь информатики с управлением

Страна развивается, и с каждым годом растет число и сложность задач, которые приходиться решать министерствам и ведомствам различных уровней. Говоря языком информатики, растет интенсивность информационных потоков, чтобы управлять ими необходимо автоматизация управленческих процессов на базе средств информатики.

Информатика, прежде всего, требует, чтобы к созданию организационных автоматизированных систем управления (АСУ) были по-настоящему привлечены, наряду с математиками и технологами, управленцы (так называют в обиходе работников управления), экономисты, бухгалтеры, юристы, – все те, кто определяет назначение систем и пользуется ими. 

Применение информатики в управлении очень широко, она охватывает все те области, где требуется работа с большими объемами данных и она призвана освободить человека от рутинной работы, чтобы дать ему возможность заниматься творческой деятельностью. Внедрение АСУ ведет к повышению производительности труда в управленческой деятельности.

Развитие информатики – важнейшее условие повышения действенности правильно организационного управления. Конечно, в первую очередь действенность управления зависит от степени его автоматизации.

Повышение уровня автоматизации управления в так называемых человеко-машинных системах идет и будет далее развиваться более ускоренными темпами в направлении асимптотического сокращения доли участия в управлении человека и соответствующего увеличения доли автоматов. Дальнейшее развитие АСУ следует ожидать в направлении расширения использования в управлении быстродействующей вычислительной техники. АСУ современных предприятий, как правило, строятся на централизованном использовании ЭВМ, сосредоточенных в единых вычислительных центрах.

Средства и методы прикладной информатики используются в планировании, менеджменте, маркетинге и других сферах управления и регулирования деятельности предприятий.

3.3. Математические модели и методы в управлении

Один из мощных инструментов, которым располагают люди,   ответственные за управление сложными системами – моделирование. Анализ математических моделей дает в руки менеджеров и других руководителей эффективный инструмент, который может использоваться для предсказания поведения систем и сравнения получаемых результатов.  Моделирование позволяет логическим путем прогнозировать последствия альтернативных действий и достаточно уверенно показывает, какому из них следует отдать предпочтение. 

Задачу управления очень часто рас­сматривают как математическую задачу. Однако в отли­чие от многих других математических задач она имеет ту особенность, что допускает не одно решение, а мно­жество различных решений. Это связано с тем, что в задачах управления имеется, как правило, много способов организации какого-либо процесса, которые приводят к достижению поставленной цели.