Исследование систем управления контрольная работа: Контрольная работа по дисциплине: Исследование систем управления на тему: Исследование системы управления мебельной фирмы ЗАО «Мебель – Дизайн».

3. Исследование сетевых систем управления

В этом разделе мы кратко рассмотрим современные исследования NCS. Он состоит из двух частей, разделенных на категории в соответствии с методологиями, использованными в этом исследовании; то есть в первой категории преобладает использование теории управления, в то время как во второй категории используется стратегия кодового обозначения, объединяющая управление и коммуникацию вместе.

3.1. Исследования NCS, ориентированные на управление

После возобновления интереса к NCS [1] исследования NCS в основном проводились в сообществе теории управления [20].

Сообщество теории управления занимается теоретическим анализом характеристик управления NCS, где сеть в NCS моделируется с помощью заранее определенных параметров для системы управления. В этом типе исследования коммуникационные характеристики NCS, например, задержка, вызванная сетью, могут быть сформулированы и включены в систему как некоторые параметры, тем самым давая обычную систему управления для дальнейшего анализа и проектирования. Этот тип исследования упрощает моделирование и анализ NCS, позволяя легко применять все существующие методы контроля к NCS.Следовательно, такая исследовательская стратегия доминирует в исследовательской области в течение значительного периода времени [20, 65].

Поскольку предполагается, что характеристики связи заданы параметрами, при проектировании NCS возникает большая консервативность. Большинство работ может быть сосредоточено только на расширении существующих подходов к управлению для NCS без полного использования коммуникационных характеристик NCS. Затем игнорируется возможность оптимизации производительности системы за счет эффективного использования характеристик сети [66–69].

Ниже приводится краткий обзор традиционных подходов к управлению и теорий, которые были применены к NCS.

(i) Системы с выдержкой времени . Что касается задержки, вызванной сетью, естественно моделировать NCS как особый класс систем с временной задержкой. Этот метод исследования охватывает широкий спектр исследований NCS; см., например, [39, 41, 70–77] и обзор в [4, 20, 78].

Интересным вопросом здесь является определение максимально допустимой границы задержки (MADB) NCS, которая является верхней границей интервала передачи, которая обеспечивает стабильность или другие показатели производительности NCS [79].Определение MADB важно в теории, а также может играть руководящую роль в практических приложениях. Дополнительную информацию по этому вопросу можно найти в обзорной статье [36].

(ii) Стохастический контроль . Как упоминалось выше, ограничения связи в NCS имеют стохастический характер, что позволяет применять традиционные подходы стохастического управления к NCS. Ранние исследования можно найти в [29], где были явно сформулированы характеристики сетевой задержки и получены предварительные критерии стохастической устойчивости NCS; [35] расширили работу [2] на структуру стохастического оптимального управления и предоставили стохастические оптимальные контроллеры с обратной связью по состоянию и с обратной связью по выходу соответственно; в [42] на основе системы марковских скачков получены достаточные и необходимые условия стохастической устойчивости НКС.За дополнительной информацией читатель отсылается к обзору в [9].

(iii) Оптимальный контроль . Как очень успешная идея как в теории, так и в практических приложениях, оптимальное управление также нашло свое место в NCS. Несомненно, традиционные подходы к оптимальному управлению можно использовать в сетевой среде управления для разработки контроллера для NCS; см., например, [48, 50, 51, 80–82]; и, как особый класс подходов к оптимальному управлению, управление с прогнозированием модели (MPC или управление удаляющимся горизонтом (RHC)) кажется более подходящим для сетевой среды управления, и «основным расширением, необходимым для применения управления с прогнозированием модели в сетевых средах, было бы распределенное решение основной задачи оптимизации »[27]. Примеры применения MPC к NCS можно увидеть, например, в [23, 44, 83–86].

(iv) Теория коммутируемых систем . Еще одним важным инструментом в исследовании NCS является теория коммутируемых систем, которая обычно используется для моделирования различных состояний сети в NCS как различных режимов системы. Этот подход может легко справиться с задержкой, вызванной сетью, а также с выпадением пакетов данных в NCS, и ограничение подхода вызвано в основном тем, насколько хорошо мы понимаем свойства изменений сетевых условий, что, как правило, сложно.С исследованиями в этой области читатель может обратиться к [72, 75, 87–93] и ссылкам в них.

3.2. Разработка кода для NCS

Как было указано ранее, именно коммуникационная сеть заменяет прямые соединения между компонентами управления в традиционных системах управления, что отличает NCS. Таким образом, так называемый подход с кодовым обозначением к NCS, подход, объединяющий как управление, так и коммуникацию, стал новой тенденцией в последние годы. Ограничения связи больше не считаются заранее определенными параметрами, а действуют как планируемые факторы, и при эффективном использовании этих факторов можно ожидать лучшей производительности [23, 26, 67, 68, 85, 94–97].Мы приводим два примера кодового подхода к NCS.

(i) Подход к управлению на основе пакетов . Как обсуждалось в разделе 2.2, пакетная передача – одна из наиболее отличительных характеристик NCS. Эту характеристику можно использовать для получения структуры управления кодовым обозначением для NCS, называемой структурой управления на основе пакетов, как это сделано в [23, 24, 98–100]. Подход к управлению на основе пакетов берет свое начало в [44, 97], где с использованием обобщенного метода управления с предсказанием эффективно использовалась пакетная структура передачи данных для активной компенсации коммуникационных ограничений в NCS.

(ii) Кодекс управления и планирования . В NCS может возникнуть ситуация, когда несколько компонентов управления совместно используют сеть с ограниченной полосой пропускания. В такой ситуации необходимо планирование сетевых ресурсов среди компонентов управления; см. раздел 2.3.3. Что касается алгоритмов планирования, [1] предложил алгоритм динамического планирования, называемый «попытка-один раз-сброс» (TOD), который распределяет сетевые ресурсы таким образом, чтобы узел с наибольшей ошибкой за последний отчетный период имел доступ к сетевому ресурсу.В [101] предложен протокол Ляпунова равномерно глобально асимптотически стабильный (UGAS), основанный на TOD, который дополнительно улучшен в [102]. В [103] авторы использовали технику «коммуникационной последовательности» (см. Также [104]), чтобы справиться с ограничением доступа к сети для такой конфигурации системы и смоделировали подсистемы как коммутируемые системы с двумя режимами «разомкнутый контур» и « замкнутый цикл », которые переключаются в зависимости от того, имеет ли текущая подсистема доступ к среде или нет. В [105] авторы рассмотрели частный случай конфигурации, показанной на рисунке 6, где канал от контроллера к исполнительному механизму связан напрямую, а алгоритм монотонного планирования скорости применяется для планирования передачи данных зондирования подсистем.

4. Выводы

Несмотря на все достижения, которые были достигнуты для сетевых систем управления за последние десятилетия, в будущем все еще необходимо приложить дополнительные усилия. В большинстве этих текущих исследований используется методология кодового обозначения, и желательно сотрудничество между управляющими и коммуникационными сообществами, а также вычислительными сообществами.

Это сотрудничество затем откроет ценность сетевых систем управления в более широких перспективах, изучив их тесную взаимосвязь с другими системами, такими как Интернет вещей, киберфизические системы и многоагентные системы.Все это вместе дает нам многообещающее будущее сетевой интеллектуальной автоматизации.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.

Благодарности

Эта работа была частично поддержана Национальным фондом естественных наук Китая в рамках грантов 61304048, 61174058 и 61473024, Австралийским исследовательским советом в рамках гранта DP140102180 и гранта LP140100471, а также проектом 111 в рамках гранта B12018.

Системы управления, соответствующие вашему стилю управления

Система контроля не «контролирует» деятельность организации, но – при правильном использовании – это важный инструмент в наборе менеджера, позволяющий увеличить объем эффективного контроля, который он осуществляет. Контроль является центральным аспектом работы менеджера, и у него есть ряд стратегий, из которых он может выбирать. Критически важным решением для него является выбор стратегии, соответствующей его конкретной ситуации и стилю управления.Очевидно, что чем лучше сочетаются стратегия и стиль, тем лучше организация. В этой статье авторы сообщают о результатах своих недавних исследований в этой области и предоставляют полезное напоминание о том, что менеджеры так часто делают неправильно и как это исправить.

Не так давно бойскауты Америки раскрыли, что данные о членстве, поступающие с мест, были сфальсифицированы. В ответ на давление национального стремления к членству люди в организации сильно завысили количество новых бойскаутов.К своему огорчению, руководители обнаружили то, что открыли и другие менеджеры: системы организационного контроля часто приводят к непредвиденным последствиям. Стремление к увеличению членства побудило людей увеличить количество зарегистрированных новых членов, но не побудило их увеличивать количество фактически зачисленных бойскаутов.

Случай с бойскаутами является ярким примером широко распространенной проблемы. Организации тратят большие суммы денег, времени и усилий на разработку и поддержку систем управления.Эти системы призваны повысить способность организации координировать действия своих членов и выявлять проблемы по мере их возникновения. Однако часто вместо усиления организационного контроля эти системы сокращают объем эффективного контроля, осуществляемого организацией.

Почему это происходит? Наши исследования и исследования других показывают, что проблема часто заключается в том, как менеджеры используют системы контроля. ¹ Большинство систем контроля, включая системы бюджетной, управленческой информации и финансового учета, по сути, являются измерениями.Они регулярно собирают информацию о конкретных аспектах деятельности организации.

Сами системы не могут напрямую контролировать деятельность организации. Скорее, они предоставляют информацию менеджерам, которые могут осуществлять контроль. Если менеджеры хорошо используют информацию, система контроля работает. При неправильном использовании система может дать непредвиденный эффект.

Примечательно, что организации редко вкладывают много усилий в обучение менеджеров использованию систем контроля.Вместо этого большинство тратят много времени на проектирование, конструирование, доработку и улучшение технических аспектов своих систем. В результате, хотя системы организационного контроля постоянно становятся все более точными, точными и технологически сложными, два вопроса часто упускаются из виду:

1. Насколько эффективна система (и способ ее использования) в выполнении того, что она должна делать?

2. Как можно лучше использовать систему?

Недавние исследования, проведенные рядом организаций, дали некоторые ответы на эти вопросы. ² Во-первых, системы контроля влияют на то, как члены организации направляют свою энергию на работу; члены с большей вероятностью будут тратить время и силы на те области, которые охватываются системами. Во-вторых, то, как участники реагируют на системы контроля, во многом зависит от того, как менеджеры используют системы. В-третьих, разные менеджеры разрабатывают разные стратегии использования систем контроля. Наконец, у каждой стратегии есть определенные недостатки и преимущества.

Только когда менеджеры понимают (а) как эти системы влияют на поведение их подчиненных и (б) какие компромиссы возникают в каждой стратегии контроля, они могут научиться эффективно использовать системы контроля организации.

В завершение этой статьи мы обсудим, что менеджеры должны учитывать при выборе стиля управления. Мы рассмотрим различные способы, которыми системы управления влияют на управленческое поведение. Затем мы обсудим две основные стратегии использования систем управления, различные вопросы, которые следует учитывать при выборе конкретного стиля управления, и последствия окончательного решения.

Влияние на подчиненных

Когда область охвачена системой контроля, члены организации концентрируются на улучшении своих показателей в измеряемой области.Это направление энергии обусловлено тремя причинами:

1. Измерение области деятельности показывает, что высшее руководство считает эту область важной и заслуживает внимания.

2. Руководители обычно используют меры системы контроля, когда они оценивают работу подчиненных. Поскольку подчиненный обычно чувствует, что оценка руководителя влияет на его или ее вознаграждение, подчиненный имеет тенденцию вкладывать энергию в измеряемые области.

3. Член организации может легко увидеть изменения в показателях эффективности, которые являются частью системы контроля.Если его показатели улучшаются, это может быть источником личного удовлетворения.

Приложение I представляет собой пример того, как измерение эффективности направляет подчиненную энергию. В двух разных организациях – одной из коммунальных предприятий северо-востока, другой – банка Среднего Запада – сотрудников попросили указать, в какой степени оценивались различные области деятельности. В другой момент их спросили, сколько времени и усилий они вкладывают в каждую область. Как показано на выставке, общая закономерность заключается в том, что чем больше людей воспринимают измеряемую площадь, тем больше времени и усилий они вкладывают в это.

Приложение I Измерение площади и усилия двух организаций

Действие систем управления

Похоже, что системы управления определяют, сколько энергии подчиненные вкладывают в область, но как эта энергия используется? С одной стороны, подчиненные могут быть заинтересованы в повышении эффективности своей работы, увеличении объемов работ или повышении качества работы.

С другой стороны, измерение может дать результаты, которые мы видели в примере с бойскаутами.Подчиненные направляют свои усилия на «игру», чтобы «обыграть систему». Вместо того, чтобы работать хорошо, сотрудники часто ставят низкие цели, которые могут быть легко достигнуты, манипулируют мерами, чтобы добиться желаемых результатов, и фактически саботируют информационную базу системы.

Например, крупная государственная организация потребовала, чтобы каждый человек заполнял форму, в которой отражал то, как он проводил свое время в 20-минутных блоках. Цель состояла в том, чтобы мотивировать сотрудников управлять своим временем и генерировать достоверную информацию о том, сколько времени они уделяют различным задачам.Однако результат был совершенно другим. Сотрудники видели в системе попытку упорядочить свою жизнь и деятельность.

Таким образом, табели учета рабочего времени превратились не в полезный инструмент, а в развлекательную деятельность. В пятницу после обеда во время перерыва в работе сотрудники собирались вместе, чтобы заполнить свои табели учета рабочего времени, каждый из которых соревновался, чтобы увидеть, кто сможет составить самый нелепый отчет о деятельности. Излишне говорить, что эти записи не имели никакого отношения к фактически проделанной работе. Система не мотивировала людей повышать производительность; это побудило их играть в игры с системой.

Приложение II суммирует эффекты систем управления. Наличие мер в области влияет на поведение подчиненных, но измерение – не единственный фактор. Меры должны восприниматься сотрудниками как достаточно точные, и руководители должны умело ими пользоваться.

Приложение II Как системы управления и их использование влияют на поведение

Стратегии контроля

Менеджер должен серьезно подумать о применении мер системы контроля в какой-либо одной области.Он должен рассматривать последствия своих действий с точки зрения типов поведения, которые он мотивирует в своих подчиненных. Хотя существует целый ряд стратегий контроля, два основных подхода – внешний контроль и внутренняя мотивация – кажутся наиболее полезными для многих менеджеров. Таблица III показывает, что каждая из этих стратегий требует различного поведения со стороны менеджера, каждая из которых может иметь как желательные, так и нежелательные эффекты на поведение подчиненных.

Приложение III Две разные стратегии контроля

Внешнее управление

Эта стратегия основана на предположении, что подчиненные в конкретной ситуации мотивированы в первую очередь внешним вознаграждением и должны контролироваться их руководителями.Чтобы эффективно использовать систему управления таким образом, требуется три шага.

Во-первых, цели и стандарты, связанные с системой, должны быть относительно сложными, чтобы «растянуть» подчиненных и оставить мало места для безделья.

Во-вторых, меры площади должны быть построены так, чтобы они были «доказательствами людей», чтобы люди не могли манипулировать мерами.

В-третьих, вознаграждение должно быть напрямую и открыто связано с производительностью, как это указано в системе контроля, чтобы гарантировать, что у подчиненных есть стимул усердно трудиться.

Примером подхода внешнего контроля может быть оценка менеджера исключительно на основе результатов деятельности его центра прибыли, с относительно высокими уровнями прибыли, заложенными в бюджет, и с его вознаграждением, главным образом и непосредственно связанным с количеством долларов прибыли.

Эта стратегия внешнего управления может иметь различные эффекты. С одной стороны, подчиненные могут направить много энергии в измеряемые области и могут изо всех сил пытаться заставить свои меры сдвинуться с мертвой точки, поскольку за это они могут получить вознаграждение.Там, где система очень жестко структурирована, результатом будет высокая степень контроля подчиненного поведения. С другой стороны, может произойти несколько нежелательных результатов.

Во-первых, такая стратегия может побудить членов организации улучшить свои показатели эффективности, но не создать каких-либо обязательств в отношении того, чтобы они лучше выполняли свою работу. Подчиненные начнут формировать отношение к работе, при котором «хорошо» означает, что они хорошо справляются с показателями производительности, не обязательно более эффективно выполнять свою работу.В результате, если они смогут повысить свою «производительность», манипулируя мерами, предоставляя ложную информацию, намеренно устанавливая низкие цели и стандарты или саботируя систему, можно ожидать, что члены организации сделают это.

Во-вторых, такая стратегия может привести к неверно направленным усилиям. Подчиненные могут вложить всю свою энергию в конкретное поведение, которое измеряется, забывая при этом другое поведение, которое, хотя и не измеряется, также имеет жизненно важное значение. Например, если все усилия направлены на увеличение объема продаж, количество усилий, затрачиваемых на постоянное обслуживание клиентов, может быть уменьшено.В этом случае результатом является кратковременная максимизация измеряемой площади с возможным негативным долгосрочным воздействием на неизмеряемые площади.

В-третьих, такая стратегия может уменьшить поток достоверной информации, особенно негативной. Если людей напрямую вознаграждают за позитивное движение мер, они могут стать мотивированными для утаивания информации, которая отрицает значение этих мер, и утаивания негативной информации от руководителей более высокого уровня, которым она нужна для принятия решений.

Наконец, такая стратегия может вызвать излишнюю осторожность, направив энергию на оправдание всех действий. Подчиненные могут быть заинтересованы в том, чтобы меры либо продолжали выглядеть хорошо (не принимая на себя никаких рисков), либо собирать файлы «на всякий случай», заполненные информацией, оправдывающей снижение измеряемой эффективности. В любом случае энергия направляется на то, чтобы справиться с системой, а не на более широкую цель – сделать организацию более эффективной.

Внутренняя мотивация

В этой стратегии руководство предполагает, что подчиненных можно мотивировать, выстраивая их приверженность целям организации и вовлекая их в выполнение необходимых задач.Они предполагают, что сотрудников будут мотивировать чувства выполненного долга, достижений, признания и самоуважения, которые возникают в результате хорошего выполнения работы. Стратегия внутренней мотивации реализуется с помощью системы управления совершенно иным образом, чем в стратегии внешнего контроля.

Во-первых, несмотря на то, что цели установлены, наиболее важной особенностью этого подхода является не сложность их достижения, а тот факт, что они устанавливаются при участии. Тем людям, которые несут ответственность за достижение целей, дается определенное влияние на характер этих целей.

Во-вторых, меры используются для совместного выявления и решения проблемы, а не для наказания или порицания. Когда представление начинает двигаться в нежелательном направлении, не время катать головы. Настало время для руководителей и подчиненных собраться вместе (а) для определения причин изменения и (б) для выработки решений возникших проблем. Таким образом, система берет на себя функцию «раннего предупреждения», выявляя проблемы, начиная процесс их разрешения до того, как эти проблемы достигнут кризисного состояния.

Наконец, хотя награды привязаны к результатам, они не привязаны к одному или двум конкретным показателям. Скорее, структура вознаграждения подчеркивает ответственность за всю работу, только часть которой может быть представлена ​​мерами. В целом система управления становится проблемной и ориентированной на будущее. Система помогает руководителю осуществлять контроль над подчиненным поведением, направляя усилия в будущем, а не наказывая за прошлые действия каждого человека.

Эта стратегия внутренней мотивации может иметь разные эффекты.Это может вызвать высокую приверженность целям, потому что член организации участвует в их постановке и чувствует ответственность за то, чтобы они были достигнуты. Это может привести к увеличению энергии, направляемой на выполнение задачи. По мере того, как производительность увеличивается, и когда человек отслеживает свой прогресс с помощью мер системы контроля, стратегия может также повысить удовлетворенность сотрудника от хорошего выполнения своей работы.

Таким образом, открытый характер системы контроля и ее общая, а не конкретная подотчетность означают, что у подчиненных мало стимулов играть в игры или вести себя дисфункционально.Что еще более важно, он поощряет и вознаграждает поток достоверной информации, особенно негативной.

В то же время такая стратегия может иметь некоторые нежелательные эффекты. Сравнительно свободный характер этого подхода означает, что у менеджера будет меньше контроля над поведением своих подчиненных. Поскольку менеджер отказывается от полного контроля над конкретными целями, подчиненные могут ставить менее амбициозные цели.

Кроме того, поскольку информация, предоставляемая системой управления, предназначена для решения проблем, а не для оценки, становится трудно использовать ее в качестве основы для вознаграждения.Таким образом, менеджер должен пожертвовать частью ценности, присущей подходу внешнего контроля, чтобы создать внутреннюю мотивацию со стороны подчиненных.

Наконец, некоторые люди могут не реагировать на процесс участия из-за различий в стиле работы или личности. Таким образом, эти люди не будут заинтересованы в успешной работе в рамках данной стратегии.

Стратегии выбора

Ни одна из двух только что рассмотренных стратегий не обязательно является «правильной» стратегией для использования во всех случаях.Поскольку у каждого из них есть определенные недостатки и преимущества, менеджер должен осознанно и тщательно выбирать подход, соответствующий его конкретной ситуации. Делая этот выбор, ему необходимо рассмотреть следующие четыре вопроса:

1. Согласованность между выбором стратегии и стилем управления.

При выборе стратегии контроля менеджеру, возможно, придется изменить свой стиль или стратегию, чтобы его общий подход к управлению был последовательным. Например, если руководитель обычно принимает все важные решения без привлечения подчиненных, для него было бы ошибкой использовать подход внутренней мотивации.Подчиненные привыкли следовать за менеджером. Они могут быть неспособны самостоятельно ставить реалистичные цели; или, что еще хуже, они могут использовать свое влияние для постановки простых целей, которых, как они знают, они могут достичь. Подход внутренней мотивации к организационному контролю, вероятно, будет эффективным только в контексте обычно основанных на широком участии отношений между менеджером и подчиненным.

2. Организационный климат, структура и система вознаграждения.

Стратегия контроля, чтобы быть наиболее эффективной, должна согласовываться с другими факторами в организации, которые определяют поведение сотрудников.Например, жесткая система контроля в организации, которая обычно предоставляет сотрудникам большую свободу действий и свободу действий, вскоре столкнется с проблемами.

3. Надежность показателей эффективности работы.

В некоторых случаях показатели системы контроля точно отражают производительность труда. В других случаях меры неадекватно показывают, насколько хорошо выполняется работа. Когда система контроля является ненадежным показателем эффективности, трудно реализовать стратегию жесткого внешнего контроля, поскольку использование неточных или ненадежных мер в качестве основы для оценки и вознаграждения может иметь катастрофические последствия.В таких условиях требуется более свободная и более внутренне ориентированная стратегия организационного контроля.

4. Индивидуальные различия между подчиненными.

Поскольку люди мотивированы разными потребностями, они могут по-разному реагировать на одну и ту же организационную структуру. Выбор стратегии контроля предполагает, что менеджер кое-что знает о характере людей, которые на него работают. Лица, приверженные самой работе (например, во многих профессиональных профессиях), вероятно, будут менее восприимчивы к стратегии внешнего контроля, чем те, чьей основной мотивацией является финансовое вознаграждение или продвижение по службе.

Менеджер также должен учитывать, насколько сотрудники хотят участвовать в принятии решений. Некоторые люди могут хорошо отреагировать на возможность участия, в то время как другие могут не захотеть принимать более активное участие или брать на себя ответственность. Таким образом, типы людей, которые работают на менеджера, должны быть фактором, влияющим на его выбор стратегии управления.

Осознанный выбор

На первый взгляд может показаться, что у менеджера слишком много факторов, которыми нужно манипулировать, чтобы сделать эффективный выбор.Один из способов решения этой проблемы состоит в том, чтобы менеджер последовательно выкладывал ключевые решения и точки выбора.

Во-первых, менеджер должен задать себе ряд вопросов (см. Приложение IV). Какой стиль управления он обычно использует? В какой он организации? Насколько точны и надежны его важные показатели эффективности? Наконец, насколько его подчиненные хотят участвовать в принятии решений?

Приложение IV. Вопросы, которые менеджер должен задать себе при выборе стратегии контроля

Во-вторых, менеджер должен систематически оценивать свои ответы, чтобы определить наиболее подходящую стратегию.Один из способов сделать это – использовать подход на основе дерева решений (см. Приложение V). Как показано на выставке, разные комбинации ответов на ключевые вопросы приводят менеджера к разным рекомендованным стратегиям с разными проблемами, касающимися их реализации.

Приложение V Дерево решений для выбора стратегии управления

В дополнение к шагам принятия решения, описанным в Приложении V, менеджеру также необходимо рассмотреть компромиссы между различными стратегиями, которые могут применяться в его конкретной ситуации.Очевидно, он должен взвесить желательные или нежелательные эффекты (как указано в Приложении III), которые система контроля может оказать на его конкретную группу подчиненных.

Например, если возможности для игры немногочисленны, а затраты компании, ведущей игру, низки, стратегия внешнего управления может быть более осуществимой. Однако в большинстве организаций потенциальные затраты на проведение игр высоки. Таким образом, менеджеры должны серьезно рассмотреть стратегию внутренней мотивации, особенно если основной процесс принятия решений показывает, что подчиненное участие возможно.

Система контроля и способ ее использования представляют собой потенциально мощный инструмент для воздействия на поведение людей в организациях. Подобно тому, как менеджеру необходимо делать осторожный и осознанный выбор среди стратегий контроля, организация должна осознавать альтернативные подходы к разработке и использованию систем контроля. Осознание потенциального воздействия систем контроля и огромной важности процесса контроля – в отличие от технологии контроля – имеет ключевое значение для повышения продуктивности и эффективности организации и ее сотрудников.

1. Исследования, такие как Криса Аргириса «Влияние бюджетов на людей» (Итака, Нью-Йорк: Корнельский университет, 1952 г.) и «Использование и неправильное использование средств контроля эффективности» Фрэнка Дж. Ясинского, HBR июль – август 1956 г., стр. 105, приведите конкретные примеры проблем, которые могут возникнуть из-за плохого использования систем обратной связи.

2. Энтони Г. Хопвуда «Система бухгалтерского учета и управленческое поведение » (Лондон: Haymarket Publishing, Ltd., 1974) и Герт Х. Хофстеде «Игра в бюджетный контроль» (Ассен, Нидерланды: Van Gorcum, 1967) рассматривают систематически о способах использования бухгалтерской информации и влиянии, которое это использование может иметь.

Краткая история управления с обратной связью

Перепечатано с разрешения главы 1: Введение в современный контроль Теория, в:
F.L. Льюис, Прикладное оптимальное управление и оценка, Прентис-Холл, 1992.

Содержание

• Наброски
• Краткая история автоматического управления
• Водяные часы Греки и арабы
• Индустриальный Революция
• Миллрайты
• Регуляторы температуры
• Поплавковые регуляторы
• Регуляторы давления
• Центробежные регуляторы
• Маятник Симпатия
• Рождение Математическая теория управления
• Дифференциальные уравнения
• Теория устойчивости
• Теория систем
• Массовые коммуникации и Телефонная система Bell
• Частотная область Анализ
• Мировые войны и Классический контроль
• Управление кораблем
• Разработка оружия и Наведение пистолета
• М.ЭТО. Радиация Лаборатория
• Стохастический анализ
• Классический период Теория управления
• Эпоха космоса / компьютеров и Modern Control
• Дизайн во временной области для Нелинейные системы
• Спутник – 1957
• Навигация
• Оптимальность в натуральном Системы
• Оптимальное управление и Теория оценок
• Нелинейное управление Теория
• Компьютеры в системе управления Дизайн и реализация
• Развитие Цифровые компьютеры
• Цифровое управление и Теория фильтрации
• Персональный компьютер
• Союз современного и Классический контроль
• Философия классического контроля
• Философия современного контроля
• Список литературы

Контур

В В этой главе мы представляем современную теорию управления двумя подходами.Первый Приведена краткая история теории автоматического управления. Затем мы описываем философии классической и современной теории управления.

Обратная связь управление – это основной механизм, с помощью которого системы, будь то механические, электрические или биологические, поддерживают их равновесие или гомеостаз. в высшие формы жизни, условия, при которых может продолжаться жизнь, вполне узкий. Изменение температуры тела на полградуса обычно является признаком болезнь.Гомеостаз тела поддерживается за счет использования обратной связи. контроль [Wiener 1948]. Основной вклад К.Р. Дарвина во время последнего века была теория, согласно которой обратная связь за длительные периоды времени отвечает за эволюция видов. В 1931 г. В. Вольтерра объяснил баланс между двумя популяциями рыб в закрытом пруду, используя теория обратной связи.

Обратная связь контроль можно определить как использование разностных сигналов, определяемых сравнение фактических значений системных переменных с их желаемыми значениями, как средства управления системой.Житейский пример системы управления с обратной связью это система контроля скорости автомобиля, в которой используется разница между фактическими и желаемая скорость для изменения расхода топлива. Поскольку вывод системы используется для регулирования его входа, такое устройство называется замкнутым контуром Система управления .

В В этой книге мы покажем, как использовать современную теорию управления для разработки системы управления с обратной связью. Таким образом, нас интересует не естественный контроль. системы, такие как те, которые встречаются в живых организмах или в обществе, но с искусственные системы управления, такие как те, которые используются для управления самолетами, автомобилями, спутниками, роботами и промышленными процессами.

Реализация что лучший способ понять область – изучить ее эволюцию и причины его существования, мы сначала представим краткую историю автоматических теория управления. Затем мы даем краткое обсуждение философии классическая и современная теория управления.

ссылки на главу 1 находятся в конце этой главы. Ссылки на Остаток книги появляется в конце книги.

1,1 КРАТКАЯ ИСТОРИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

Там За последние годы в теории автоматического управления было сделано много разработок.Это трудно провести беспристрастный анализ участка, пока он еще развивающийся; однако, оглядываясь назад на развитие теории управления с обратной связью, к настоящему времени можно выделить некоторые основные тенденции и указать на некоторые ключевые достижения.

Обратная связь контроль – инженерная дисциплина. Таким образом, его прогресс тесно связан с практические проблемы, которые необходимо было решить на любом этапе жизнедеятельности человека. история. Ключевые события в истории человечества, повлиявшие на Ход контроля обратной связи составил:

1.Озабоченность греков и арабов точным отслеживанием времени. Это период от примерно 300 г. до н.э. до примерно 1200 г. н.э.

2. Промышленная революция в Европе. Промышленная революция общепризнанна началось в третьей четверти восемнадцатого века; однако его корни можно проследить до 1600-х годов.

3. Начало массовых коммуникаций и Первая и Вторая мировые войны. Этот представляет период примерно с 1910 по 1945 год.

4. Начало космической / компьютерной эры в 1957 году.

Один можно рассматривать их как фазы в развитии человека, на которых он впервые стал озабочен пониманием своего места в пространстве и времени, а затем укрощением его среды и сделать его существование более комфортным, затем с установлением его место в мировом сообществе и, наконец, его место в космосе.

в между промышленной революцией и мировыми войнами чрезвычайно важное развитие.А именно, теория управления начала приобретать свои письменный язык – язык математики. Дж. К. Максвелл предоставил первую строгий математический анализ системы управления с обратной связью в 1868 г. Таким образом, относительно этого письменного языка мы могли бы назвать период до 1868 г. предыстория автоматического управления.

подписок Фридланд [1986], мы можем назвать период с 1868 по начало 1900-х годов примитивный период автоматического управления.это Стандарт называть период с тех пор до 1960 года классическим периодом , и период с 1960 по настоящее время современный период .

Пусть Теперь мы быстро продвигаемся по истории автоматических средств управления. Ссылка для периода -300 до промышленной революции предоставлен [Mayr 1970], который мы будем использовать и время от времени цитировать. Видеть также [Фуллер, 1976]. Другие важные ссылки, использованные при подготовке этого раздела включены [М.Бухара 1973] и личные беседы. с Дж. Д. Аплевичем из Университета Ватерлоо, К. Пржилуски Польской академии наук и У. Аскью, бывший сотрудник LTV Missiles and Space Corporation и вице-президент E-Systems.

Вода Часы греков и арабов

основной мотивацией для управления с обратной связью во времена античности была необходимость точное определение времени. Так, примерно в 270 г. грек Ктесибиос изобрел поплавковый регулятор для воды. Часы.Функция этого регулятора заключалась в поддержании уровня воды в баке на постоянная глубина. Эта постоянная глубина обеспечивала постоянный поток воды через трубка на дне резервуара, которая наполняла второй резервуар с постоянной скоростью. Таким образом, уровень воды во втором резервуаре зависел от прошедшего времени.

регулятор Ktesibios использовал поплавок для управления приток воды через вентиль; когда уровень воды упал, клапан открылся и пополнили резервуар.Этот поплавковый регулятор выполнял ту же функцию. как мяч и петух в современном туалете со сливом.

А поплавковый регулятор использовался Филоном Византийским в -250 г. для поддержания постоянного уровень масла в лампе.

Во время в первом веке нашей эры Герон Александрийский разработал поплавковые регуляторы для воды. часы. Греки использовали поплавковый регулятор и подобные устройства для целей. такие как автоматическая раздача вина, конструкция сифонов для поддержания постоянные перепады уровня воды между двумя резервуарами, открытие храма двери и так далее.Эти устройства можно было бы назвать “гаджетами”, поскольку они были одними из первых примеров идеи поиска приложения.

В С 800 по 1200 гг., Различные арабские инженеры, такие как три брата Муса, Аль-Джазари и Ибн ас-Са_а_ти_ использовали поплавковые регуляторы для водяных часов и других приложений. Во время этого период использования важного принципа обратной связи «вкл / выкл», что снова возникает в связи с проблемами минимума времени в 1950-х годах.

Когда Багдад пал перед монголами в 1258 году. к концу.Более того, изобретение механических часов в 14 веке. сделали водяные часы и их систему управления с обратной связью устаревшими. (Механический часы не являются системой управления с обратной связью.) Поплавковый регулятор не появляется снова до его использования в промышленной революции.

Вдоль заботясь о своем месте во времени, ранний человек заботился о своем месте во времени. космос. Стоит отметить, что система управления с псевдо-обратной связью была разработан в Китае в XII веке для навигационных целей., указывающий на юг У колесницы была статуя, которая вращалась с помощью зубчатого механизма, прикрепленного к колеса колесницы так, чтобы она постоянно указывала на юг. С помощью направляя информацию, предоставленную статуей, возничий мог управлять прямой курс. Мы называем это системой управления с «псевдо-обратной связью». поскольку технически это не связано с обратной связью, если только действия возничего считаются частью системы. Таким образом, это не автоматический контроль. система.

The Промышленная революция

Промышленная революция в Европе последовала за введением тягачей , или самоходные машины. Это ознаменовалось изобретением прогрессивного зерна. мельницы, печи, котлы и паровой двигатель. Эти устройства не могли быть адекватно регулируется вручную, и поэтому возникла новая потребность в автоматическом Системы контроля. Было изобретено множество устройств управления, в том числе поплавковые. регуляторы, регуляторы температуры, регуляторы давления и контроля скорости устройств.

Дж. Ватт изобрел свой паровой двигатель в 1769 году, и эта дата является общепринятой датой. начало промышленной революции. Однако корни индустриального Революцию можно проследить до 1600-х годов или ранее с развитием зерновые мельницы и печи.

Один Следует знать, что другие, в первую очередь Т. Ньюкомен в 1712 г., построили первые Паровые двигатели. Однако первые паровые машины были неэффективны и регулировались. вручную, что делает их менее пригодными для промышленного использования.Это очень важно понять, что промышленная революция началась только после изобретения усовершенствованные двигатели и системы автоматического управления для их регулирования.

The Миллрайтс

Монтажники Великобритании разработали множество устройств управления с обратной связью. В веер, изобретенный в 1745 году британским кузнецом Э. Ли, состоял из небольшого вентилятор установлен под прямым углом к ​​главному колесу ветряной мельницы. Его функция была постоянно направлять ветряную мельницу против ветра.

мельница-бункер – устройство, регулирующее поток зерна в мельнице в зависимости от от скорости вращения жернова. Он использовался в довольно доработанном форма примерно к 1588.

Кому построить контроллер обратной связи, важно иметь адекватных измерительных устройства . Слесари разработали несколько устройств для измерения скорости вращение. Используя эти датчики, было изобретено несколько устройств регулирования скорости, включая саморегулирующиеся паруса ветряных мельниц.Большая часть технологий Позже были разработаны мельницы для регулирования паровой машины.

Температура Регуляторы

Корнелис Дреббель из Голландии потратил время в Англии и короткий период с императором Священной Римской империи Рудольфом II в Прага вместе со своим современником Я. Кеплером. Около 1624 г. он разработал автоматическая система контроля температуры для печи, мотивированная его убеждениями что неблагородные металлы можно превратить в золото, удерживая их на точной постоянной температура в течение длительного времени.Он также использовал эту температуру регулятор в инкубаторе для вылупления цыплят.

Температура регуляторы были изучены J.J. Бехер в 1680 году и снова использовался в инкубаторе. принцем де Конти и Р.-А.Ф. де Ромюра в 1754 г. «Сторожевой регистр» был разработан в Америке У. Генри. около 1771 г., который предложил использовать его в химических печах, при производстве сталь и фарфор, а также в больничном термостате. Не было до 1777 г., однако, терморегулятор, пригодный для промышленного использования был разработан Bonnemain, который использовал его для инкубатор.Его устройство позже установили на печи водогрейного отопления. растение.

Поплавок Регуляторы

Регламент уровня жидкости была необходима в двух основных областях в конце 1700-х годов: котел паровой машины и в системах внутреннего водоснабжения. В связи с этим к регулятору плавающего курса повысился интерес, особенно в Великобритании.

В В своей книге 1746 года У. Сэлмон указал цены на шаровые поплавковые регуляторы. используется для поддержания уровня домашних водоемов.Этот регулятор использовался в первых патентах на унитаз со смывом около 1775 года. доработан Томасом Крэппером, лондонским водопроводчиком, рыцарем Королевы Виктории за изобретения.

Самое раннее известное использование регулятора с поплавковым клапаном в паровом котле описано в патент, выданный Дж. Бриндли в 1758 году. Он использовал регулятор в паровой машине. для перекачки воды. S.T. Вуд использовал поплавковый регулятор для паровой машины в своем пивоварня в 1784 году.В русской Сибири угольщик И.И. Ползунов разработал в 1765 году поплавковый регулятор для паровой машины, которая приводила в движение вентиляторы для доменные печи.

Автор 1791 г., когда он был принят фирмой Боултона и Ватт, поплавковый регулятор обычно использовался в паровых двигателях.

Давление Регуляторы

Другой проблема, связанная с паровой машиной, заключается в регулировании давления пара в котле, так как пар, приводящий в действие двигатель, должен быть на постоянном давление.В 1681 г. Д. Папен изобрел предохранительный клапан. для скороварки, а в 1707 году он использовал ее в качестве регулирующего устройства на своем паровой двигатель. С тех пор это стало стандартной функцией паровых двигателей.

Регулятор давления был доработан в 1799 году Р. Делапом, а также М. Мюррей. В 1803 году Боултон и Ватт объединили регулятор давления с поплавковым регулятором для использования в их паровых двигателях.

Центробежный Управляющие

первые паровые машины обеспечивали возвратно-поступательное движение на выходе, которое регулировалось с помощью устройства, известного как катаракта, похожего на поплавковый клапан.Катаракта возникла в насосных двигателях угольных шахт Корнуолла.

Дж. Паровая машина Ватта с вращающимся выходным движением достигла зрелости к 1783 году. когда была продана первая. Основным стимулом для его развития был очевидно, надежда ввести первичный двигатель в фрезерование. Используя поворотный Выходной двигатель, паровая мельница Альбиона начала работать в начале 1786 года.

А проблема, связанная с роторным паровым двигателем, заключается в регулировании его скорости революции.Некоторые из технологий регулирования скорости слесарей были разработан и расширен для этой цели.

В 1788 Ватт завершил разработку центробежного флайбола. регулятор для регулирования скорости роторного парового двигателя. Это устройство использовали два шарнирно вращающихся флайбола, которые были отброшено наружу под действием центробежной силы. По мере увеличения скорости вращения грузики раскачивались дальше и вверх, приводя в действие дроссельный клапан потока пара что замедлило двигатель.Таким образом, была достигнута постоянная скорость. автоматически.

упомянутые ранее устройства обратной связи либо оставались непонятными, либо играли неприметная роль как части контролируемого ими механизма. С другой рука, операция губернатора флайбола была отчетливо виден даже неподготовленному глазу, а его принцип имел экзотический аромат, который многим казался олицетворением природы новый индустриальный век. Таким образом, губернатор дошел до сознания инженерный мир и стал сенсацией во всей Европе.Это был первое использование контроля с обратной связью, о котором было известно широкой публике.

Это Стоит отметить, что греческое слово «правитель» – ku e r n a n. В 1947 году Норберт Винер в Массачусетский технологический институт искал название для своей новой дисциплины теории автоматов – управления. и общение в человеке и машине. При исследовании флайбола губернатор Ватта, он исследовал этимологию слова ku e r n a n и натолкнулся на греческое слово для рулевого, k у э р н т V.Таким образом, он выбрал название cybernetics для его молодой области.

вокруг 1790 г. во Франции братья Прие разработали поплавок. регулятор для управления скоростью парового двигателя, но их техника не была соответствовал центробежному регулятору и вскоре был вытеснен.

The Pendule Sympathique

Имея начали нашу историю автоматического управления с водяных часов Древней Греции, мы завершаем эту часть истории возвращением к заботам человечества с течением времени.

механические часы, изобретенные в 14 веке, не имеют обратной связи с обратной связью система управления, но прецизионное колебательное устройство с разомкнутым контуром, точность которого обеспечивается защитой от внешних воздействий. В 1793 г. франко-швейцарский А.-Л. Breguet, ведущий часовой мастер своего времени, изобрел замкнутую систему обратной связи для синхронизации карманных часов.

Симпатичный маятник Breguet использовал особый случай регулирования скорости. Это состояла из большого точного прецизионного хронометра с креплением для кармана смотреть.Карманные часы, которые нужно синхронизировать, немного вставляют в крепление. до 12 часов, когда из хронометра выходит штифт, вставки в часы и начинает процесс автоматической регулировки плечо пружины баланса часов. После нескольких размещений часов в симпатическом маятнике регулирующий рычаг регулируется автоматически. В некотором смысле это устройство использовалось для передать точность большого хронометра маленьким портативным карманным часам.

The Рождение математической теории управления

разработка систем управления с обратной связью вплоть до промышленной революции была методом проб и ошибок вместе с большой инженерной интуицией. Таким образом, это было больше искусством, чем наукой. В середине 1800-х годов математика была впервые использована анализировать устойчивость систем управления с обратной связью. Поскольку математика формальным языком теории автоматического управления, мы могли бы назвать период до на этот раз предыстория теории управления.

Дифференциал Уравнения

В 1840 г. британский королевский астроном в Гринвиче Г. Эйри, разработал обратную связь устройство наведения телескопа. Его устройством была система контроля скорости, которая автоматически повернул телескоп, чтобы компенсировать вращение Земли, предоставление возможности изучать данную звезду в течение длительного времени.

К сожалению, Эйри обнаружил, что из-за неправильной конструкции контура управления с обратной связью дикие в систему вводились колебания.Он был первым, кто обсудил нестабильность замкнутых систем, и первый, кто использовал дифференциальных уравнений в их анализ [Airy 1840]. К тому времени теория дифференциальных уравнений была хорошо развит, благодаря открытию исчисления бесконечно малых И. Ньютоном (1642-1727) и Г. Лейбниц (1646-1716) и работы братьев Бернулли (конец 1600-х – начало 1700-х годов), Дж. Ф. Риккати (1676-1754) и др. Использование дифференциальных уравнений при анализе движение динамических систем было установлено Дж.Л. Лагранж (1736-1813) и W.R. Гамильтон (1805-1865).

Устойчивость Теория

ранние работы в области математического анализа систем управления были с точки зрения дифференциальные уравнения. Дж. К. Максвелл проанализировал стабильность флайбольного регулятора Ватта [Maxwell 1868]. Его техника заключалась в том, чтобы линеаризуйте дифференциальные уравнения движения, чтобы найти характеристику уравнение системы. Он изучил влияние параметров системы на устойчивости и показал, что система устойчива, если корни Характеристическое уравнение имеет отрицательных действительных частей .С работой Максвелла можно сказать, что теория систем управления прочно утвердилась.