諾伯特·維納的控制論

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控制論(Control Theory)

　　自從1948 年諾伯特·維納發表了著名的《控制論——關於在動物和機器中控制和通訊的科學》一書以來，控制論的思想和方法已經滲透到了幾乎有的自然科學和社會科學領域。維納把控制論看作是一門研究機器、生命社會中控制和通訊的一般規律的科學，更具體他說，是研究動態系統在變化的環境條件下如何保持平衡狀態或穩定狀態的科學。他特意創造“Cybernetics”這個英語新詞來命名這門科學。“控制論”一同最初來源希臘文“mberuhhtz”，原意為“操舵術”，就是掌舵的方法和技術的意思。在柏拉圖（古希臘哲學家）的著作中，經常用它來表示管理人的藝術。

　　1834 年，著名的法國物理學家安培寫了一篇論述科學哲理的文章，他進行科學分類時，把管理國家的科學稱為“控制論”，他把希臘文譯成法語“Cybernetique”。在這個意義下，“控制論”一詞被編入19 世紀許多著詞典中。維納發明“控制論”這個詞正是受了安培等人的啟發。

　　在控制論中，“控制”的定義是：為了“改善”某個或某些受控對象的功能或發展，需要獲得並使用信息，以這種信息為基礎而選出的、加於該對象上的作用，就叫作控制。由此可見，控制的基礎是信息，一切信息傳遞都是為了控制，而任何控制又都有賴於信息反饋來實現。信息反饋是控制論的一個極其重要的概念。通俗他說，信息反饋就是指由控制系統把信息輸送出去，又把其作用結果返送回來，並對信息的再輸出發生影響，起到控制的作用，以達到預定的目的。

　　控制論的發展過程大致分為三個階段：

　　20世紀50年代末期以前為第一階段，稱為經典控制論階段；

　　50年代末期至70年代初期為第二階段，稱為現代控制論階段；

　　70年代初期至現在為第三階段，稱為大系統理論階段。

　　經典控制論主要研究單輸入和單輸出的線性控制系統的一般規律，它建立了系統、信息、調節、控制、反饋、穩定性等控制論的基本概念和分析方法，為現代控制理論的發展奠定了基礎。它研究的重點是反饋控制，核心裝置是自動調節器，主要應用於單機自動化。現代控制論的研究對象是多輸入和多輸出系統的非線性控制系統，其中重點研究的是最優控制、隨機控制和自適應控制，主要應用於機組自動化和生物系統。而大系統理論的主要研究對象是眾多因素複雜的控制系統(如巨集觀經濟系統、資源分配系統、生態和環境系統、能源系統等)，研究的重點是大系統的多級遞階控制、分解-協調原理、分散最優控制和大系統模型降階理論等。

　　1.資訊理論。主要是關於各種通路（包括機器、生物機體）中信息的加工傳遞和貯存的統計理論。

　　2，自動控制系統的理論。主要是反饋論，包括從功能的觀點對機器和物體中（神經系統、內分泌及其他系統）的調節和控制的一般規律的研究。

　　3.自動快速電子電腦的理論。即與人類思維過程相似的自動組織邏過程的理論。

　　在實際應用中，有關控制論的具體內容主要有：

　　1.最優控制理論。

　　這是現代控制論的核心。在現代社會發展、科學技術日益進步的情況下，各種控制系統的複雜化與大型化已越來越明顯。不僅系統技術、工具和手段更加科學化、現代化，而且各類控制系統的應用技術要求也越來越高。這就促使控制論進人多輸入和多輸出系統控制的現代化階段，由此而產生了最優控制理論。這一理論是通過數學方法，科學、有效地解決大系統的設計和控制問題，強調採用動態的控制方式和方法，以滿足各種多輸入和多輸出系統的控制要求，實現系統最優化。最優控制理論主要是在工程式控制制系統、社會控制系統等領域得到廣泛的應用和發展。

　　2.自適應、自學習和自組織系統理論。

　　自適應控制系統是一種前饋控制的系統，所謂前饋控制，是指環境條件還沒有影響到控制對象之前，就進行預測而去控制的一種方式。自適應控制系統能按照外界條件的變化，自動調整其自身的結構或行為參數，以保持系統原有的功能，如自尋最優點的極值控制系統、條件反饋性的簡單波動白適應系統等。隨著信息科學和現代計算技術的發展，自適應系統理論得到進一步完善和深化，並逐步形成一種專門的工程式控制制理論。自學習系統就是系統具有能夠按照自己運行過程中的經驗來改進控制演算法的能力，它是自適應系統的一個延伸和發展。自學習系統理論也是用於工程式控制制的理論，它有“定式”和“非定式”兩個方面，前者是根據已有的答案對機器工作狀態作出判斷，由此來改進機器的控制，使之不斷趨近於理想的演算法，後者是通過各種試探、統計決策和模式識別等工作，來對機器進行控制，使之趨近於理想的演算法。自組織系統就是能根據環境變化和運行經驗來改變自身結構和行為參數的系統。自組織系統理論的主要目標是通過模擬、模擬人的神經網路或感覺器官的功能，探索實現人工智慧的途徑。對自組織系統理論的研究在20世紀60年代就已經成為控制論的重要領域。從控制論觀點講，系統不僅能被組織，而且又是能夠自組織的。對自組織系統的新模型的探索和研究，將給組織系統的控制，人工組織系統、組織與有機體系統的控制，帶來很大的影響和變革。

　　3．模糊理論。

　　這是在模糊數學的基礎上形成的一種新型的數理理論。它主要是用來解決一些不確定型的問題。模糊數學包括模糊代數、模糊群體、模糊拓撲等。我們知道，在現實社會中，存在著大量不夠明確的信息和含糊的概念，人們只能根據經驗對事物進行估計、推理和判斷。因此，在一個複雜系統中，往往就有一些不確定型的問題需要處理。對此，僅用一般的數學模型和電腦是難以完成的，這就必鬚根據模糊數學來求得解決問題的結論。

　　4．大系統理論。

　　這是現代控制論最近發展的一個新的重要領域。它以規模龐大、結構複雜、目標多樣、功能綜合、因素繁多的各種工程或非工程的大系統自動化問題作為研究對象，其研究和應用涉及到工程技術、社會經濟、生物生態等許多領域，如城市交通系統、社會系統、生態環境保護系統、消費分配系統、大規模信息自動檢索系統等。尤其在生產管理系統方面，如在生產過程綜合自動化管理控制系統、區域電網自動調節系統、綜合自動化鋼鐵聯合企業系統等方面應用性更強。大系統理論所要研究的問題，主要是大系統的最優化。

　　第一個特征，是要有一個預定的穩定狀態或平衡狀態。例如在上述的速度控制系統中，速度的給定值就是預定的穩定狀態。

　　第二個特征，是從外部環境到系統內部有一種信息的傳遞。例如，在速度控制系統中，轉速的變化引起的離心力的變化，就是一種從外部傳遞到系統內部的信息。

　　第三個特征，是這種系統具有一種專門設計用來校正行動的裝置。例如速度控制系統中通過調速器旋轉桿張開的角度控制蒸汽機的進汽閥門升降裝置。

　　第四個特征，是這種系統為了在不斷變化的環境中維持自身的穩定，內部都具有一種自動調節的機制，換言之，控制系統都是一種動態系統。

　　從控制系統的主要特征出發來考察管理系統，可以得出這樣的論：管理系統是一種典型的控制系統。管理系統中的控制過程在本質上與工程的、生物的系統是一樣的，都是通過信息反饋來揭示成效與標準之間的差，並採取糾正措施，使系統穩定在預定的目標狀態上的。因此，從理論說，適合於工程的、生物的控制論的理論與方法，也適合於分析和說明管控制問題。

　　維納在闡述他創立控制論的目的時說：“控制論的目的在於創造一種言和技術，使我們有效地研究一般的控制和通訊問題，同時也尋找一套恰的思想和技術，以便通訊和控制問題的各種特殊表現都能藉助一定的概念以分類。”的確，控制論為其他領域的科學研究提供了一套思想和技術，致在維納的《控制論》一書發表後的幾十年中，各種冠以控制論名稱的邊學科如雨後春筍般生長出來。例如工程式控制制論、生物控制論、神經控制論、經濟控制論以及社會控制論等。而管理更是控制論應用的一個重要領域。至可以這樣認為，人們對控制論原理最早的認識和最初的運用是在管理面。從這個意義上說，控制論之於管理恰似青出於藍。用控制論的概念和法分析管理控制過程，更便於揭示和描述其內在機理。

　　（一）管理控制的概念。

　　在管理工作中，作為管理職能之一的控制工是指：為了確保組織的目標以及為此而擬定的計劃能夠得以實現，各級主人員根據事先確定的標準或因發展的需要而重新擬定的標準，對下級的工進行衡量、測量和評價，併在出現偏差時進行糾正，以防止偏差繼續發展今後再度發生；或者，根據組織內外環境的變化和組織的發展需要，在計的執行過程中，對原計划進行修訂或制訂新的計劃，並調整整個管理工作程。因此，控制工作是每個主管人員的職能。主管人員常常忽視了這一點似乎控制工作是上層主管部門和中層主管部門的事。實際上，無論哪一層的主管人員，不僅要對自己的工作負責，而已都還必須對整個計劃的實施目標的實現負責，因為他們本人的工作是計劃的一部分，他們下級的工作是計劃的一部分。因此各級的主管人員，包括基層主管人員都必須承擔實控制上作這一重要職能的責任。

　　（二）管理控制與“控制”的相似處。

　　管理活動中的控制工作，是一完整的複雜過程，也可以說是管理活動這一大系統中的子系統，其實質和制論中的“控制”一樣，也是信息反饋。從圖20—3 所示的管理控制工作的反饋過程可見，管理活動中的控制工作與控制論中的“控制”在概念上相似之處：

　　（1）二者的基本活動過程是相同的。無論是控制工作還是“控制”都包括三個基本步驟：1）確立標準；2）衡量成效；3）糾正偏差。為了實控制，均需在事先確立控制標準，然後將輸出的結果與標準進行比較；若現有偏差，則採取必要的糾正措施，使偏差保持在容許的範圍內。

　　（2）管控制系統實質上也是一個信息反饋系統，通過信息反饋，揭示管理活動中不足之處，促進系統進行不斷的調節和改革，以逐漸趨於穩定、完善，直達到優化的狀態。同其他系統中的控制一樣，在現代化管理中有許多情況要正反饋。兩個組織之間的競賽或競爭就是一例，你追我趕，相互促進。是大量的還是為了縮小和消滅與既定目標的差距的負反饋，

　　（3）管理控制統和控制論中的控制系統一樣，也是一個有組織的系統。它根據系統內、的變化而進行相應的調整，不斷剋服系統的不肯定性，而使系統保持在某穩定狀態。

　　1.控制論中的“控制”，實質是一個簡單的信息反饋，它的糾正措施往是即刻就可付諸實施的。而且，若在自動控制系統中，一旦給定程式，麽衡量成效和糾正偏差就往往都是自動進行的，而管理工作中的控制活動遠比上述的更為複雜和實際。主管人員當然是要衡量實際的成效情況，並它與標準相比較以及明確地分析出現的偏差和原因。但是，為了隨之作出要的糾正，主管人員必須為此而花費一定的人力、物力和財力去擬訂計劃並實施這一計劃，才有可能糾正偏差以達到預期的成效。

　　2.簡單反饋中的“信息”，是一個一般意義上的辭彙，即簡單的“信息包括能量的機械傳遞、電子脈衝、神經衝動、化學反應、文字或口頭的消息以及能夠藉以傳遞“消息”的任何其他手段。對於一個簡單反饋的控制系來說，它所反饋的信息往往是比較單純的。而對於管理控制工作中的“信息來說，它是根據管理過程和管理技術而組織起來的在生產經營活動中產的，並且經過了分析整理後的信息流或信息集，它們所包含的信息種類繁多數量巨大。這種管理信息（包括管理控制工作中的信息）和管理系統結合一起，就形成了一個系統——管理信息系統。這種系統，由於既要反映產的生產過程，以便使信息系統能起到控制產品生產過程和產品的價值形成程的作用；又要適應管理決策的需要，使信息系統能起到為各級管理服務作用，使信息的流動符合管理決策的需要，使信息系統成為進行科學管理嚴格執行計劃的有力工具。因此，我們就要求它具有如下功能：

　　（1）處理信息及時、準確；

　　（2）控制計劃和經營管理，使之處於最佳狀態；

　　（3）便於進行方案比較和擇優；

　　（4）有助於進行預測工作。

　　管理是否有效，其關鍵在於管理信息系統是否完善，信息反饋是否靈敏正確、有力。靈敏、正確和有力的程度是一個管理制度或一個管理職能部是否有充沛生命力的標誌，這就是現代管理理論中的反饋原理。要“靈敏”就必須有敏銳的“感受器”，以便能及時發現變化著的客觀實際與計劃目之間的矛盾。要“正確”，就必須有高效能的分析系統，以過濾和加工感來的各種消息、情報、數據和信息等，“去粗取精、去偽存真、由此及彼由表及裡”。“有力”就是把分析整理後得到的信息化為主管人員強有力行動，以修正原來的管理動作，使之更符合實際情況，以期達到管理和控的目的。

　　3.按照“控制論”的觀點，生物或機械等等各種系統的活動均需要控制。

　　進行這種控制活動的目的是設法使系統運行中所產生的偏差不致超出允許範圍而維持在某一平衡點上。

　　對管理來說，控制工作的目的不僅是要使一個組織按照原定計劃，維其正常活動，以實現既定目標；而且還要力求使組織的活動有所前進，有創新，以達到新的高度，提出和實現新的目標。也就是說，管理的五個職活動，通過信息反饋，形成了一個閉合迴路系統。管理活動無始無終，一面要像控制論中的“控制”一樣，使系統的活動維持在一平衡點上；另一面還要使系統的活動在原平衡點的基礎上。求得螺旋形上升。全面質量管中推行的PDCA 工作法，實際上就是體現了這個特點。

　　在現代管理系統中，人、財、物等要素的組合關係是多種多樣的，時變化和環境影響很大，內部運行和結構有時變化也很大，加上組織關係錯複雜，隨機因素很多，處在這樣一個十分複雜的系統中，要想實現既定的標，執行為此而擬定的計劃，求得組織在競爭中的生存和發展，不進行控工作是不可想象的。

　　一、控制工作的目的和作用。

　　在早期的管理活動中，往往是通過財務審計來進行控制工作的。那時組織規模不大，涉及到的範圍較小，業務活動種類也比較簡單，所以進行務審計的目的是防止有限的資金在使用過程中出現浪費或流失，井保障能得最大的收益。隨著社會和科學技術的進步，組織的活動規模越來越大，動內容也增加廣日益複雜，因而控制工作的內容也越來越多，已不僅僅是務審計所能概括得了的。但儘管如此，財務審計仍不失為一種重要的控製法。

　　在現代的管理活動中，無論採用哪種方法來進行控制工作，要達到的一個目的（也就是控制工作的基本目的是要“維持現狀”，即在變化著的外環境中，通過控制工作，隨時將計劃的執行結果與標準進行比較，若發現有超過計劃容許範圍的偏差時，則及時採取必要的糾正措施，以使系統的動趨於相對穩定，實現組織的既定目標。

　　控制工作要達到的第二個目的是要“打破現狀”。在某些情況下，變動的內、外部環境會對組織提出新的要求。主管人員對現狀不滿，要改革，要創新，要開拓新局面。這時，就勢必要打破現狀，即修改已定的計劃，確定新的現實目標和管理控制標準，使之更先進、更合理。

　　在一個組織中，往往存在兩類問題：

　　（1）經常產生的可迅速地、直接地影響組織日常經營活動的“急性問題（ Acuteproblem） ;

　　（2） 長期存在會影響組織素質的“ 慢性問題（Chronicproblem）。

　　解決急性問題，多是為了維持現狀。而打破現狀，須解決慢性問題。在各級組織中，大量存在的是慢性問題，但人們往往只意解決急性問題而忽視解決慢性問題。這是因為慢性問題是在長期的活動逐漸形成的，產生的原因複雜多樣。人們對於其存在已經“習以為常”，至適應了它的存在，不可能發現或者即使是已經發現了也不願意承認和解由於慢性問題所帶來的對組織素質的影響。而急性問題是經常產生的，對數人的工作和利益會產生顯而易見的影響，故容易被人們發現、承認和解決。

　　因此，要使控制工作真正起作用，就要像醫生診治疾病那樣，重點解決慢問題，打破現狀，求得螺旋形上升。

　　要打破現狀，解決慢性問題，是需要一定時間的。這段時間就叫做“管理突破過程”。例如，在企業管理中，要分析企業的產品質量，可以將生產的優等品率作為考核評價指標之一。若一個企業要把產品的優等品率從原的80％提高到95％，就需要有一個過程。

　　儘管在日常活動中，控制工作的目的主要是前述兩個，但進行控制工的最佳目的是防止問題的發生。這就要求管理人員的思想應當向前看，把制系統建立在前饋而不是簡單的信息反饋的基礎上，在不應發生的偏離計的情況出現以前就能預測到並能及時採取措施來加以防止。

　　為了實現上述的目的，控制工作在管理活動中的重要性是顯而易見的可以從以下兩方面來理解：

　　（一）控制工作的重要性體現在：任何組織、任何活動都需要進行控制。

　　這是因為即便是在制定計劃時進行了全面的、細緻的預測，考慮到了各種現目標的有利條件和影響實現的因素，但由於環境條件是變化的，主管人受到其本身的素質、知識、經驗、技巧的限制，預測不可能完全準確，制出的計劃在執行過程中可能會出現偏差，還會發生未曾預料到的情況。這時。

　　控制工作就起了執行和完成計劃的保障作用以及在管理控制中產生新的劃、新的目標和新的控制標準的作用。通過控制工作，能夠為主管人員提有用的信息，使之瞭解計劃的執行進度和執行中出現的偏差及偏差的大小並據此分析偏差產生的原因；對於那些可以控制的偏差，通過組織機構，究責任，予以糾上；而對於那些不可控制的偏差，則應立即修正計劃，使符合實際。

　　（二）控制工作的重要性還表現在它在管理的五個職能中所處的地位其相互關係上。

　　控制工作通過糾正偏差的行動與其他四個職能緊密地結合一起，使管理過程形成了一個相對封閉的系統。在這個系統中，計劃職能擇和確定了組織的目標、戰略、政策和方案以及實現它們的程式。然後，過組織工作、人員配備、指導與領導工作等職能去實現這些計劃。為了保計劃的目標能夠實現，就必須在計劃實施的不同階段，根據由計劃產生的制標準，檢查計劃的執行情況。這就是說，雖然計劃工作必須先於控制活動但其目標是不會自動實現的。一旦計劃付諸實施，控制工作就必須穿插其進行。它對於衡量計劃的執行進度，揭示計劃執行中的偏差以及指明糾正施等都是非常必要的。同時，要進行有效的控制，還必須制訂計劃，必須有組織保證，必須要配備合適的人員，必須給予正確的指導和領導。所以說控制工作存在於管理活動的全過程中，它不僅可以維持其他職能的正常動，而且在必要時，還可以通過採取糾正偏差的行動來改變其他管理職能活動。雖然有時這種改變可能是很簡單的，例如在指導中稍作些變動即可；

　　但在許多情況下，正確的控制工作可能導致確立新的目標，提出新的計劃改變組織機構，改變人員配備以及在指導和領導方法上作出重大的改革。

　　工程項目規劃確定之後，項目管理的首要任務就是在實施過程中跟蹤和控制項目規劃的實現。項目目標——經確定，項目規劃必須隨之具體化為各項計劃以及任務、職責的分工和詳細的工作流程，項目管理也就進入了控制周期。在這一期間，必須隨時能回答下列問題：

　　(1)工程項目的進展情況如何。

　　(2)實際狀況是否與計劃有偏差。

　　(3)如有偏差存在，如何採取必要的糾偏措施，使工程項目運行重新納入預定的軌道，或使項目保持在正常的軌道上進行。

　　(4)工程項目目標實現的可能性如何，即對工程項目的進一步發展進行預測。隨著項目的不斷進展，項目的目標值應得以不斷細化和精確化。必要的時候，應對項目規劃中原定目標進行重新論證。

　　項目控制是保證組織的產出和規劃一致的一種管理職能。如果工程頃，目揭有目標，項目規劃就無從談起，更談不上項目控制。同時，計劃是相對的、變化是絕對的，靜止是相對的、變化是絕對的，永遠是工程項目管理理論的至理名言。這句話並非否定計劃的必要性，而是強調了變化的絕對性和目標控制的重要性。工程項目管理成敗如何，很大程度上取決於項目規劃的科學性和項目控制的有效性。

　　在工程項目管理中，項目控制緊緊圍繞著投資控制、質量控制和進度控制三大目標進行。這種目標控制是動態的，並且貫穿於工程項：B實施的始終。工程項目控制的流程見下圖：

　　工程項目控制流程圖結合上述管理控制的三個步驟，上圖的具體含義為：

　　(1)為了實現一定目標對工程項目進行人、財、物的投入。

　　(2)在工程項目建設過程中，即在設計、施工、安裝、採購及銷售等行為發生的過程中，必定存在各種各樣的干擾，如惡劣氣候、設計出圖不及時、材料設備不到位以及市場需求發生變化等。

　　(3)收集實際數據，對工程項目進展情況進行評估。數據的收集可以通過檢查，即交談、報告和會議的形式對項目進行跟蹤和監控。在對項目進展情況、已完工程的開支和質量進行檢查的同時，也要檢查組織的運轉情況，包括各項工作流程是否正常、職責分工是否明確並妥當，等等。另外，還應註意分析工程項目環境的變化情況。

　　(4)把投資目標、進度日標和質量目標等方面的計劃值與實際投資發生值、實際進度和質量檢查數據進行比較。其中，必須註意對計劃目標值進行論證和分析。因為鑒於各種主客觀因素的制約，項目規劃中的計劃目標值有可能是難以實現或不盡合理的，這就需要在項目實施過程中或合理調整、或細化和精確化。因為只有項目目標是正確合理的，項目控制才能有效。

　　(5)檢查實際值和計劃值有無偏差。如果沒有偏差，則項目繼續進展。在從進度、費用和質量三方面分析偏差外，還必須註意組織運轉中是否存在矛盾、市場或消費者的要求是否發生了變化等。從一定意義上說，後者對項目目標的實現更具有決定性。

　　(6)如果有偏差，則分析原因並採取控制措施，以確保項目目標的實現。這相當於電工學的調節器。產生偏差的原因，有原定目標不合理、項目規劃不周全或效果差、發生不可預見事件、組織內部缺乏溝通、人員素質存在不足以及責任和權利不明確等。在分析原因的基礎上，預測這些偏差的發展趨勢，並分析偏差對實現項目目標的影響，從而採取相應的控制措施。控制措施包括組織措施、經濟措施、合同措施和技術措施等。組織措施是通過進一步明確責任和分工，落實控制人員或撤換不稱職人員，併在制度上保證控制的效果，優化工作流程和信息流程；經濟措施是通過經濟手段來實行控制；合同措施是通過合同條款落實目標控制的責任，在合同執行期間，加強索賠的控制與管理等；技術措施則通過多個技術方案的論證和比較，利用價值工程原理，對目標進行控制。但究競選用何種控制措施，要立足於偏差發生的具體情況，同時必須註意這種糾偏措施的選用可能會給項目的目標控制帶來新的影響。因此，選擇糾偏措施時，不僅要考慮糾偏措施的有效性，還要分析糾偏措施自身的成本和代價以及可能造成的對工程項目目標的新的影響。