Sisteme Ierarhizate de Conducere

Introducere

Teoria sistemelor de conducere ierarhizate merge în trecut până în anii ’70. Deşi idei legate de folosirea structurilor ierarhizate în calcul şi conducere au fost publicare încă din anii 1960 şi 1970, bazele unei abordări sistematice a sistemelor ierarhizate au fost puse de Mesarovic, Macko şi Tackahara(1970).

La început, studierea sistemelor ierarhizate nu s-a axat pe aspectele practice. Apoi, în literatura de specialitate, teoria controlului ierarhizat a început să piardă din atenţie. Datorită studiilor intense din zilele noastre, ea şi-a recâştigat popularitatea.

Sistemele conduse, indiferent de prisma prin care sunt privite – ca instalaţii tehnologice, ansambluri de procese de producţie, sisteme economice – pot fi văzute ca fiind alcătuite din mai multe subsisteme interconectate, eventual dispersate în spaţiu.

Ultimii ani ai secolului trecut, ca si începutul secolului 21, au adus în atenţie caracteristici noi ale sistemelor mari, industriale sau neindustriale. La ora actuală, o întreprindere trebuie sa opereze într-un mediu puternic interconectat în reţea, în condiţiile în care cresc preocupările pentru integrarea a numeroase tehnologii diferite, cât şi pentru aspectele de mediu şi sociale.

În consecinţă, proiectarea sistemelor de conducere trebuie să ţină cont de un număr din ce în ce mai mare de factori, ceea ce duce la nevoia de metode şi instrumente de lucru suplimentare. În acelaşi timp, datorită dezvoltărilor tehnologice recente în domeniul calculatoarelor şi al comunicaţiilor, au devenit disponibile instrumente eficiente şi o infrastructură tehnică adecvată, care să sprijine proiectarea şi implementarea sistemelor de conducere actuale pentru aplicaţiile la scară mare.

Sistemul, ca mulţime de elemente(subsisteme), care interacţionează între ele, legate deci în cadrul structurii şi în interacţiunea cu mediul, constituie de asemenea un concept de bază. Însuşirile sistemului, calităţile sale, sunt determinate atât de subsisteme şi relaţiile(interacţiunile) interne şi externe, cât şi de relaţia globală dintre sistem şi subsisteme.

Universul poate fi gândit sau reprezentat, modelat ca un ansamblu de sisteme şi deci de fenomene şi procese legate între ele prin interacţiuni, generându-se unele din altele.

Calităţile, proprietăţile sistemelor pot fi asociate cu funcţionalitatea, întelegând prin funcţie a unui sistem mulţimea de interacţiuni care realizează relaţia sistemului(subsistemului) cu mediul, cu sistemul ierarhic superior. Prin urmare, prin funcţionalitate putem înţelege „comportarea în exterior” a sistemului.

Organizarea este asociată cu relaţiile care descriu atât continuitatea, stabilitatea sistemelor, repetabilitatea, cât şi tranziţiile între module şi submodule. Aceasta poate fi considerată ca o „comportare în interior” a sistemului.

Prin fenomen se înţelege comportarea dinamică, funcţională, structurală, aleatoare, a unui sistem. Fenomenul se modelează prin şirul de stări sau de evenimente asociate la diferite momente de timp(la momentul ti o stare unică Si).

Prin proces se înţelege comportarea dinamică, funcţională, structurală, aleatoare, a unui subsistem. Acesta se modelează prin şirul de stări sau de evenimente care se obţin conform legii de stare.

Prin urmare, pentru a modela aspectele din realitate, cărora li se asociază concepte(având drept referinţă categoria de sistem) şi reprezentări de modele(fenomen, proces, structură) este necesară folosirea stării asociată sistemului şi legii de mişcare şi organizare care extinde conceptul de ecuaţie de stare.

Procesul recurent de cunoaştere a elementelor(subsistemelor) este condiţionat de cunoaşterea relaţiilor care se repetă. Acestea caracterizează structura, organizarea, sistemul.

Putem considera structura unui sistem ca fiind formată din elemente(subsisteme, E) şi interacţiuni(Ri). Caracterizarea structurii prin cuplul (E, Ri) ne permite să formulăm mai precis ce se înţelege prin sistem ierarhizat. Un sistem ierarhizat este un sistem caracterizat de relaţia adiacent-subadiacent(de exemplu: un element chimic format din atomi de acelaşi fel este un sistem ierarhizat). Fiecare sistem ierarhizat se poate considera ca o mulţime relativ invariantă de elemente şi interacţiuni în raport cu mulţimea tuturor interacţiunilor posibile din mediul exterior şi, eventual, a unor perturbaţii, dereglări aleatoare interne, deoarece fiecare sistem este caracterizat de o anumită organizare(structură şi esenţă) şi de o anumită finalitate.

Deci, prin sistem ierarhizat se înţelege acel sistem de luare a deciziilor de diferite tipuri, organizat pe mai multe niveluri, cărora li se alocă subprobleme specifice, având unele grade de libertate în rezolvare, în condiţiile existenţei unui mecanism adecvat de coordonare.

Un sistem de producţie industrial complex constă, în general, dintr-o multitudine de subsisteme de producţie. În interiorul unui subsistem se pot distinge alte subsisteme(de exemplu procese tehnologice) etc.

Deoarece subsistemele concură la realizarea unor produse, între ele pot fi evidenţiate anumite interconexiuni(de exemplu: partajarea unor resurse comune). Pe măsură ce subsistemele interconectate sunt mai mici, scad şi dimensiunile elementelor intermediare de legătură.

În cadrul structurilor ierarhizate de conducere, fiecărui echipament îi revin sarcini în concordanţă cu poziţia ocupată în ierarhie.

O organizare ierarhică de succes a unui sistem trebuie să ofere informaţiile potrivite subsistemului potrivit la timpul potrivit, indiferent unde este aflat acesta, ceea ce presupune schimb de informaţii între subsisteme aflate eventual la diferite niveluri ale ierarhiei.

Prin control se pot înţelege metode de a influenţa un „obiect” să se comporte în sensul dorit. „Obiectul” poate fi un sistem economic, un proces tehnologic(ex: într-o uzină), un sistem ecologic, un sistem de comunicaţii, sau poate fi chiar şi un sistem multimedia.

În automatizări a fost necesară dezvoltarea unei stucturi ierarhizate pentru a se asigura o fiabilitate sporită, să poată integra aparatura nouă fără a o da la o parte pe cea existentă. În cercetarea operaţională, s-a urmărit realizarea unor proceduri de descompunere-coordonare pentru problemele mari de optimizare legate de luarea deciziilor. În informatică, noile dezvoltări tehnologice au impus structurile ierarhizate.

Ideea centrală a teoriei sistemelor ierarhizate(incepută încă din anul 1961) a pornit de la structurile existente în ştiinţa conducerii şi organizării. Astfel, într-o organizaţie se poate observa o piramidă formată din centre de luare a deciziei pentru rezolvarea unor probleme care variază în complexitate fiind, în general, mai numeroase dar mai simple către bază.

Fiecare dintre aceste probleme se rezolvă, cu o frecvenţă din ce în ce mai mare spre baza piramidei, ţinând seama de anumiţi parametrii care sunt fixaţi prin rezolvarea problemelor aflate către vârful piramidei.

Un grup de probleme de decizie prin care se realizează sarcini asemănătoare se constituie într-un nivel al unui sistem ierarhizat.

Conducerea ierarhizată

Sistemele mari (complexe) sunt caracterizate, de regulă, printr-un număr mare de variabile, de neliniarităţi şi de incertitudini. În mod tradiţional, s-a făcut o asociere între descompunerea lor în subsisteme de dimensiuni mai mici, care să poată fi mai uşor conduse si care să fie, eventual, organizate sub o formă ierarhică, şi schimbul de informaţii intens, dar si cu nevoia elaborării unor mecanisme de coordonare eficiente.