Otazky_ke_zkousce_2008

SYSTÉMY ŘÍZENÍ PODNIKU
OKRUHY OTÁZEK KE ZKOUŠCE
Historické příčiny vzniku systémového přístupu k zobrazování a analýze reálných objektů, podstata systémového přístupu. Kdo je to konceptor a jakou má úlohu?
potřeba lepšího ovládání společenských procesů a jejich efektivnějšího formování, ovládání vědecko-technického pokroku a procesů, nastolujících nové, složité otázky jak v teorii, tak v praxi
moderní věda jako široce rozvětvená síť vědních disciplín a vazeb mezi nimi
20. století – teorie systémů, kybernetika, teorie informace, informatika a další
Nutnost zpracovávat informace – lidská přirozenost (umožnění existence – existenční axiom)
Proces zpracování informací v lidském vědomí je trvalý, nepřetržitý, ale ovlivnitelný (intelekt a inteligence)
Problémy se zpracováním info – ˝ 20. století – hledání nových cest, vznik informačních systému, internet a účelově zaměřené intranety
Složitost okolních jevů nutí člověka k vytváření vlastních pořádacích přístupů (odpovídají dosažené úrovni poznání a jsou podřízeny účelu, který je sledován)
Člověk vytváří objekty okolního světa – systémový přístup – účelové nazírání člověka na objekt svého zájmu, vymezení tohoto objektu, požadavky na poznávací proces (přesnost, spolehlivost, podrobnost a další)
Člověka, jehož záměrem je poznat, vytvořit nebo změnit konkrétní objekt, vyřešit daný problém, nazveme konceptorem
Konceptor si na jedné straně všímá vlastností relevantních řešenému problému, na druhé straně nespouští ze zřetele komplexní (celistvé) vnímání vnitřních i vnějších souvislostí zkoumaného objektu s okolní realitou
Vždy stojí vně objektu (jako pozorovatel nebo řešitel)
Cílem je úsilí o efektivnost změny z hlediska účelu a cíle, které vymezil předem
Systémový přístup jako obecně platná optika, nástroj v rukou konceptora
Definice systému na objektu. Základní pojmy a vlastnosti systému.
systémový přístup v tomto smyslu založen na provedení účelové abstrakce zkoumaného objektu či jevu
konceptor ponechává ve svém vědomí, zaznamenává (zobrazuje) pouze ty vlastnosti a vztahy zkoumaného objektu, které považuje z hlediska svého výzkumného či realizačního záměru za podstatné, souvztažné s vytčeným cílem a naopak, dočasně vypouští z okruhu svého zájmu ty vlastnosti objektu, jež z hlediska cíle považuje za okrajové, méně podstatné či zcela nepodstatné
Výsledný obraz objektu či jevu přitom musí zůstat i po provedení účelové abstrakce celostním ve smyslu funkčním
Celý tento proces = definování systému na zkoumaném objektu
Vlastnosti systémového přístupu:
účelné zjednodušení
zobrazení zjednodušených vlastností a souvislostí do nově tvořeného abstraktního objektu – systému
zachování komplexnosti (celistvosti) systému (dle přirozené celistvosti původního objektu)
předmětem zájmu jsou pouze funkční vztahy souvztažné s cíly, obecně logické operace na systémech
v rozpoznání vztahů mezi analyzovanými abstraktními objekty a jejich částmi – důsledný princip kauzality
Základní pojmy:
systém – abstraktní objekt účelově definovaný konceptorem
chování systému – základní funkční vlastnost, obecně závislost výstupů na vstupech
vstup do systému – obraz podnětu, který působí na původní objekt konceptorova zájmu – předpoklad vyvolání činnosti; množina vstupů – proměnné, jejichž prostřednictvím je systém ovlivňován
výstup ze systému – obraz reakce původního objektu na určitý podnět (současně výsledek reakce pozorovaného objektu na podnět); množina výstupů – proměnné, jejichž prostřednictvím systém ovlivňuje ostatní objekty v okolí
důrazné odlišení původních objektů (originálů) od systému, které jsou jejich účelovými obrazy
Definujte nestrukturovaný a strukturovaný systém. Čím se od sebe odlišují?
nestrukturovaný systém - prvek
systém V jako nestrukturovaný abstraktní objekt, pouze chování jako celku
transformace Q množiny vstupů X do množiny výstupů Y: Y=Q(X);
Q – operátor transformace
Činnost konceptora – provedení účelové definice nestrukturovaného systému:
účelový výběr množiny podnětů – zobrazení do X
účelový výběr množiny reakcí – zobrazení do Y
vypozorování vztahu a následné odvození definice chování systému – operace přiřazení na uvedených množinách – zobrazení v operátoru transformace Q
operátor transformace – obecnější pojem pro přiřazení, definované na množinách vstupů a výstupů, než funkce
strukturovaný systém – vnitřně strukturovaný abstraktní objekt – důležité pro analytickou činnost a optimalizaci vnitřních procesů systému;
na systém budeme dále nahlížet jako na množinu elementárních nestrukturovaných systému – prvků E a vazeb mezi nimi, přičemž tento celek bude i nadále vykazovat původní chování systému
prvky dále nedělitelné (z rozhodnutí konceptora)
úlohou konceptora – vymezit prvky a vazby mezi nimi tak, aby byla zaručena celistvost systému jako celku
systém je komplex prvků ve vzájemné interakci
subsystém – libovolná množina prvků systému
struktura systému – množina vazeb mezi jeho prvky
vazba – prosté vyjádření existence spojení mezi prvky systému nebo též mezi systémem a okolím
proměnná – obsah vazby, upřesnění kvality či kvantity spojení
interakce – komplexní vyjádření vazby a proměnných
struktura a chování jako základní dvě vlastnosti systému
okolí systému – stanovení hranic, hraniční prvky (prvek s alespoň jednou vazbou na prvek z okolí)
podstatné okolí – účelově definovaná množina prvků, které nepatří do systému, ale podstatným způsobem ovlivňují jeho chování
uzavřený systém – vztah k okolí není definován, žádné hraniční prvky
relativně uzavřený systém – přesně definovány vztahy navenek (ty, které ovlivňují systém i ty, které jsou systémem ovlivňovány)
otevřený systém – uvažuje všechny možné účinky okolí na systém a naopak
Řízení systému. Rozdíl mezi projektováním a řízením systému.
organizace systému – způsob uspořádání struktury systému – stálý nebo proměnlivý charakter uspořádání
podstatou změny struktury systému je řešení optimalizačních úloh na systému; základní dvě úlohy:
redukce tzv. strukturní nadbytečnosti systému – existence prvků a vazeb, které nijak nepřispívají k realizaci požadovaného chování systému, jsou výsledkem organizačních zásahů z minulosti – řešením je jejich odstranění
změna struktury systému vzhledem k nově definovanému chování systému jako celku – definování nových prvků a nalezení nového uspořádání vytvořením vazeb mezi novými a stávajícími prvky systému – vhodnější realizace dle kritérií optimality
řízení systému – působení na systém s cílem dosáhnout jeho požadovaného chování; vychází z principu kauzality + dimenze času (a případně další dimenze)
časová dimenze umožňuje sledovat délku transformace, chování systému v reálném čase
umožnění rozšíření úloh na systému
transformace může být v čase stálá – pak doplnění o časovou dimenzi není řízením, ale projektováním – časový projekt systému (časový plán, harmonogram činnosti)
avšak v případě časové proměnlivosti transformace – může být ovlivněna volbou vstupů nebo jiných proměnných – řízení systému
další dimenze: finanční náročnost, kvalita – opět závisí na proměnlivosti (ovlivnitelnosti) x stálosti (neovlivnitelnosti); pokud neovlivnitelné – opět součást projektování (nákladové či kvalitativní projektování systému); v opačném případě se jedná o řízení nákladů či řízení kvality
Co je to rozlišovací úroveň systémů a jaká zásada musí být dodržena při zvyšování rozlišovací úrovně?
rozlišovací úroveň – úroveň podrobnosti zobrazení systému (může být různá)
při definici strukturovaného systému můžeme rozlišit větší či menší počet prvků
počet prvků záleží na účelu, který konceptor sleduje – rozhodne o tom, jaká úroveň podrobnosti je dostatečná k prozkoumání vlastností původního konkrétního objektu a stanoví tím tzv. rozlišovací úroveň systému
v průběhu lze dále upravovat
při snižování rozlišovací úrovně – zahrnutí určitého počtu prvků do subsystému, který už nadále nestrukturuje, pohlíží na něj jako na prvek původního systému
při zvýšení rozlišovací úrovně – konceptor se musí vrátit k původnímu objektu a všímat si vlastností a vztahů, které mu umožní na zvolené prvky původního systému pohlížet strukturovaně jako na subsystémy
v rámci těchto subsystémů musí rozlišit nové prvky a definovat jejich vazby ke stávajícím prvkům
postup zvyšování rozlišovací úrovně se také nazývá dekompozice systému
Co je obecná teorie systémů.. Definice stacionárního systému. V čem se liší stacionární a dynamický systém?
obecná teorie systémů – obvykle spojena s dílem biologa Bartalanffyho a ekonoma Bouldinga; konec 50. – začátek 60. let – korekce dodnes
předmětem OTS – studium abstraktních systémů, které mají význam pro analýzu systémových vlastností libovolné konkrétní reality
analýza zaměřena jednak na vyšetření statických strukturních vlastností (organizace), jednak na vyšetření složitých kauzálních vztahů (chování) a dynamických vlastností (řízení)
obecný systém – formální logická konstrukce, která neobsahuje žádné věcné interpretace – vytvářeny jako relace (zobrazení, transformace) na neprázdných množinách abstraktních prvků
základní principy:
princip kauzality
princip strukturovanosti
princip celostnosti (holismus) – každý systém musí zachovat současně se strukturovaným zobrazením konkrétního objektu i jeho osobitou kvalitu – celistvost objektu – ta spočívá v jeho faktické kontinuální existenci; každá část objektu plní nejen dílčí funkci, ale ovlivňuje objekt jako celek (celek je víc než suma částí)
Formalizace pojmu systém:
druhá skupina vědců: Mesarovič, Kalman (a další) – snaha o přesnou matematickou formalizaci definování systému
Definice dynamického systému:
Definice dynamického systému
Definice 2. (R.E.Kalman): Dynamickým systémem nazýváme matematický objekt vyhovující následným axiomům:
Nechť jsou zadány: množina časových okamžiků T, množina stavů X, množina okamžitých vstupních podnětů U, množina přípustných vstupních podnětů Ω={ω:T→U}, množina okamžitých hodnot výstupních veličin Y a množina výstupních veličin Γ={γ:T→Y}.
Množina T je uspořádaná podmnožina množiny reálných čísel.
Množina vstupních podnětů Ω vyhovuje následujícím podmínkám:
Ω ≠ Ř
ω (t1 ,t2 ) , ω ( Ω, t1, t2 ( T, nazýváme úsekem vstupního podnětu ω na (t1 ,t2 ) ∩ T. Jestliže ω, ω´( Ω a t1 < t2 < t3 , pak existuje takové ω´´ , že ω´´(t1,t2) = ω(t1,t2) a ω´´(t2,t3) = ω´(t2,t3).
Existuje přechodová funkce stavů: φ:T ( T ( X ( Ω → X taková, že jejími
hodnotami jsou stavy x(t) = (t, τ, x, ω )( X, do nichž se systém dostane v čase t, jestliže počáteční čas byl τ a systém byl v počátečním stavu x = x(τ), přičemž na něj bylo působeno vstupním podnětem ω. Funkce φ má tyto vlastnosti:
Je definována pro všechna t ≥ τ, ale nemusí být definována pro všechna t < τ.
Pro všechna t(T, x(X, ((( platí: φ(t1 ,t ,x ,ω) = x
Pro libovolné t1 < t2 < t3 a všechna x X , ω Ω platí : φ(t3, t1, x, ω) = φ(t3, t2, φ(t2, t1, x, ω), ω ).
Nechť jsou (,(´(( a ω(τ, t) = ω´(τ, t). Pak platí: φ(t, τ, x, ω) = φ(t, τ, x, ω´).
e ) Je zadána výstupní funkce definující výstupní veličiny y(t) = η(t, x(t))
Již při zběžném pohledu na obě definice vidíme, že požadavek striktní formalizace pojmu systém sice dovoluje vysoký stupeň abstrakce (Kalman), ale zvládnutí formalizačního aparátu a jeho opodstatněnost pro speciální konkrétní případy je diskutabilní. Mesarovičova definice zase má malou vypovídací schopnost. Proto je možné buď Kalmanovu definici zjednodušit nebo Mesarovičovu rozšířit. Použijeme k tomu definici stacionárního systému, která se stala základem dalších teoretických disciplin, rozpracovávaných zejména v rámci Kybernetiky, a ukázala se vhodná i pro praktické aplikace, zejména v oblasti informačních systémů. V obou případech dostaneme aparát, jehož výsledek bude stejný, jako při využití výše uvedených definic 1. a 2.
Definice stacionárního systému
Pojem stacionární systém uvažuje transformaci vstupů do výstupů systému závislou na historii systému (prvku), koncentrovanou do aktuálního stavu systému.
Stavem systému rozumíme rozpoložení nestrukturovaného systému (prvku systému) do něhož byl sledovaný systém uveden uspořádaným řetězcem všech dosavadních vstupů, které na uvažovaný systém působily. Formu aktuálního operátoru transformace vstupu do výstupu systému činíme závislou na tomto aktuálním stavu. Stav systému tedy mění a předznamenává konkrétní formu transformace následujícího vstupu do výstupu. Důležité je, že stav systému se nemění v čase, ale je kauzálně závislý pouze na uspořádaném řetězci všech předcházejících vstupů. Uspořádaný řetězec vstupů nazýváme trajektorie vstupů.
Definice 3 : Stacionárním systémem nazýváme uspořádanou pětici (X, Y, S, p, v), kde:
X je neprázdná množina vstupů { X = x1, x2, ….xn },
Y je neprázdná množina výstupů { Y= y1, y2, … ym },
S neprázdná množina stavů { S = s1, s2, … sr },
p je zobrazení X x S do S (přechodová funkce)
tj. pro každou dvojici {xi, sj} existuje právě jedno takové, že [( xi, sj), sk ]
v je zobrazení X x S do Y (výstupní funkce)
tj. pro každou definovanou dvojici {xi, sk }existuje právě jedno takové, že
[(xi, sk ), yr ]
Stacionární systémy se staly základem studia teorie automatů, jako součásti Kybernetiky. Uvedená definice 3. je nápadně podobná definici konečného automatu (automatu Mealyho), který bývá obvykle definován jako uspořádaná šestice (U, Q, Y, δ, λ, q0), kde U je vstupní abeceda, Y výstupní abeceda, Q množina vnitřních stavů, δ výstupní funkce, λ přechodová funkce a q0 počáteční stav. Automat Mealyho je teoretickým východiskem všech programovatelných strojů, ale lze jím popsat i všechny rutinní procesy vykonávané lidmi v podniku apod.
Příklad
činnosti v reálném objektu
zobrazení činností stacionárním systémem
Pan Zlámal poslal Knižnímu klubu objednávku na knihu „Pěstování okrasných rostlin na balkóně“
Okolí (prvek okolí Z) vyslal na systém K vstup x1.
Přitom u stacionárního systému už nerozlišujeme ze kterého prvku okolí vstup přišel. Předpokládá se, že tato informace je součástí vstupu x1.
Paní Vomáčková v oddělení objednávek přijala objednávku pana Zlámala.
Vstup x1 je z množiny vstupů Xk což znamená, že jej systém K může zpracovat
Paní Vomáčková objednávku zařadila do přijatých objednávek a současně uvědomila sklad. Vyžádala si informaci o možném termínu vyřízení objednávky.
Systém K se dosud nacházel ve stavu s1, (tedy bez informace o vstupu x1). Zařazením objednávky-vstupem x1 se situace mění. Působením vstupu x1 převádí operátor přechodu p systém K ze stavu s1 do stavu
s2.
(zápis p: (x1,s1) s2)
Přitom stacionární systém K uvažujeme jako nestrukturovaný, a proto nás nezajímají jeho vnitřní vazby.
Paní Vomáčková připravila panu Zlámalovi odpověď v tom smyslu, že jeho objednávka byla přijata a že bude v určitém termínu vyřízena. Poté odpověď Knižního klubu odeslala na jeho adresu.
Systém K se již nachází ve stavu s2. Nyní pod vlivem původního vstupu x1 a nového stavu s2 formuje operátor výstupu ν výstup y1 systému K a směruje jej do okolí (k prvku okolí Z).
(zápis ν : (x1,s2) y1)
Přitom u stacionárního systému už nerozlišujeme kterému prvku okolí byl výstup poskytnut. Předpokládá se, že tato informace je obsažena ve výstupu y1.
Co zkoumá kybernetika a jaké má strukturní součásti (obory)?
- Wiener – definice kybernetiky: Předmětem kybernetiky je zkoumání procesů řízení a zpracování informací v technických systémech i živých organismech a kolektivech skládajících se z živých organismů a technických systémů.
- struktura kybernetiky:
V současné době dělíme kybernetiku na tři základní skupiny: teoretickou, technickou a aplikovanou.
Teoretická kybernetika je založena na principu kybernetické abstrakce, pracuje s abstraktními kybernetickými modely (kybernetické systémy).
Technická kybernetika se zabývá především konstrukcí a způsobem ovládání automatických výpočetních systémů. Slouží k realizaci výsledků získaných převážně metodami teoretické kybernetiky.
Třetí a neméně důležitou skupinou jsou kybernetické aplikace. Cílem je využití výsledků teoretické a technické kybernetiky v oblastech, v nichž se studují objekty a struktury značné složitosti (bionika, robotika, umělá inteligence apod.) se záměrem je řídit.
teorie tvořící základ kybernetiky: teorie informace, informatika, teorie automatů, teorie řízení a teorie algoritmů
charakteristická vlastnost: vysoký stupeň abstrakce
stav: rozpoložení systému v pozorovaném okamžiku – vyjádřen hodnotami proměnných důležitých pro existenci a fci systému
transformace – změna objektu v čase nebo jiné dimenzi; změna stavu systému realizovaná operátorem transformace (vstup – transformace způsobená operátorem transformace – výstup)
typy transformace: jednoznačná, víceznačná, jednojednoznačná, uzavřená, konečná
varieta – celkový počet vzájemně rozlišitelných stavů, bezprostředně dosažitelných z daného stavu systému (souvisí nejen se systémem, ale i s konceptorem – barvoslepý nevidí barevné pastelky jako zdravý člověk) – proto, má-li být varieta přesně definována, musí být specifikován i pozorovatel (konceptor) a jeho rozlišovací schopnosti
Vysvětlete rozdíl mezi stabilním rovnovážným a nestabilním rovnovážným stavem systému. Uveďte příklad systému v dynamické rovnováze.
otázka oblasti aktivity objektu (za jakých podmínek jsou si schopny udržet určité vlastnosti)
dolní hranice aktivity – ohrožení existence systému (organizovanost systému, vyjádřena jeho strukturou, je narušována a hrozí rozpad spojení mezi prvky)
horní hranice aktivity – systém dosáhl cílového stavu nebo jeho funkce je z určitého hlediska optimální
Kybernetika se zabývá studiem podmínek, za kterých systém může dosahovat a udržet si předem stanovený stav, nebo předem stanovené cílové chování. Výsledkem je poznání, zda existuje taková trajektorie vstupů, která vede k horní hranici oblasti aktivity systému, a která umožní systému, aby trvale strval v tomto stavu. Pokud toho lze dosáhnout, říkáme, že systém dosáhl rovnovážného stavu v horní hranici aktivity.
Rovnovážný stav může být stabilní nebo nestabilní
Proti udržení v horní hranici aktivity totiž působí reálné rušivé vlivy (forma vstupu – vstup žádoucí či nežádoucí)
Kybernetika hledá takové umělé vstupy, jež by zajistili systému setrvání v rovnovážném stavu i za působení rušivých vlivů
Stabilní rovnovážný stav – systém se do rovnovážného stavu vrací sám po každém působení rušivých vlivů (není potřeba žádné korekční umělé vstupy)
Nestabilní rovnovážný stav – systém se při vychýlení nedokáže sám vrátit zpět do původního rovnovážného stavu – jsou potřeba dodatečné vstupy, případně i úprava struktury systému
Regulace – udržování určité veličiny považované konceptorem za kritickou nebo důležitou ve stanoveném rozmezí od hodnoty cílové; účelné působení na systém
Většinou bývá v rámci systému vytvořen specializovaný regulační subsystém – monitoruje působení rušivých vlivů a ovlivňuje na základě toho systém specializovanými vazbami s cílem udržet hodnoty veličin v požadovaných mezích
Řízení: prostřednictvím specializovaného řídícího subsystému – účelné a cílené působení řídícího subsystému na řízený subsystém s cílem vyvolat požadované chování
Regulační subsystém navazuje svoji funkcí na řídící subsystém – udržuje cílový stav ve stanovených mezích
Tím je dosažena v řízeném systému tzv. dynamická rovnováha (rovnováha trvalá v čase)
Toto ovlivňování je založeno na informacích – poznatcích o stavech řízeného systému, jeho okolí a vnějších podmínkách, které