Процесс развития общей теории управления

Сам процесс зарождения теоретических основ управления в середине XX в. представляет собой яркий пример того, как запросы практики с неизбежностью порождают новые теории. Для новейшей техники и современного высокомеханизированного и автоматизированного производства характерно стремление выбирать наилучшую программу действий, наиболее рационально использовать имеющиеся ресурсы. Именно эти конкретные технические задачи стимулировали разработку основ теории управления, оказавшейся математически очень содержательной и позволившей решить многие задачи, к которым классические методы были неприменимы. Интенсивное развитие основ теории управления, в свою очередь, оказалось мощным фактором, способствующим успешному решению научно-технических и народно-хозяйственных задач.

Центральным результатом общей теории управления является методология нахождения условий оптимальности управления, включая метод максимума, метод динамического программирования и т.д.

В общих чертах основная задача теории управления состоит в следующем. Рассмотрим управляемый объект, под которым понимается некоторая машина, прибор, предприятие или процесс, снабженные «рулями». Манипулируя «рулями» (в пределах имеющихся ресурсов управления), мы тем самым определяем движение объекта, управляем им. Например, технологический процесс осуществления химической реакции можно считать управляемым объектом, «рулями» которого являются концентрации ингредиентов, количество катализатора, поддерживаемая температура и другие факторы, влияющие на течение реакции. Для того чтобы знать, как именно ведет себя объект при том или ином управлении, необходимо иметь закон движения, описывающий динамические свойства рассматриваемого объекта и устанавливающий для каждого избираемого правила манипулирования «рулями» эволюцию состояния объекта. Возможности управлять объектом лимитируются не только ресурсами управления, но и тем, что в процессе движения объект не должен попадать в состояния, физически (или экономически) недоступные или недопустимые с точки зрения конкретных условий его эксплуатации. Так, осуществляя маневр судном, необходимо учитывать не только технические возможности самого судна, но и границу фарватера. Управляя предприятием, необходимо определить минимально необходимую рентабельность эксплуатации активов, достаточную для стабильной деятельности, с учетом рыночных изменений (инфляции, конъюнктуры, конкуренции и т.д.).

Имея дело с управляемым объектом, всегда стремятся так манипулировать «рулями», чтобы исходя из определенно начального состояния в итоге достичь некоторого желаемого состояния. Например, для запуска искусственных спутников Земли необходимо рассчитать режим работы двигателей ракеты-носи теля, который обеспечит доставку спутника на желаемую орбиту. При запуске инвестиционного проекта необходимо уложиться в желаемый период окупаемости и выйти на требуемые уровень чистой текущей стоимости и индекс рентабельности. Как правило, существует бесконечно много способов управлять объектом так, чтобы реализовать цель управления. В связи с этим возникает задача найти такой способ управления, который позволяет достичь желаемого результата наилучшим, оптимальным образом в смысле определенного критерия качества; в конкретных задачах часто требуется реализовать цель управления за наименьшее время, или с минимальным расходом горючего, или с максимальным экономическим эффектом и т.п.

Задача теории управления состоит в отыскании такого реализующего цель управления варианта, для которого функционал оптимизации управления примет экстремальное значение (например, максимальное с точки зрения прибыли при фиксированных затратах или минимальное с точки зрения затрат при фиксированной выручке).