控制論:研究各類系統中共同的控制規律的科學-中文百科頻道

簡介

控制論

[英文]Cybernetics

[拼音] kòng zhì lùn

是研究動物(包括人類)和機器内部的控制與通信的一般規律的學科,着重于研究過程中的數學關系。綜合研究各類系統的控制、信息交換、反饋調節的科學，是跨及人類工程學、控制工程學、通訊工程學、計算機工程學、一般生理學、神經生理學、心理學、數學、邏輯學、社會學等衆多學科的交叉學科。

控制論述

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“Cybernetigue”。在這個意義下，“控制論”一詞被編入19 世紀許多着詞典中。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，需要獲得并使用信息，以這種信息為基礎而選出的、于該對象上的作用，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，進而任何控制又都有賴于信息反饋來實現。信息反饋是控制論的一個極其重要的概念。通俗地說，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，并對信息的再輸出發生影響，起到制約的作用，以達到預定的目的。

基本部分

信息論

主要是關于各種通路（包括機器、生物機體）中信息的加工傳遞和貯存的統計理論。

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、内分泌及其他系統）的調節和控制的一般規律的研究。離散控制理論在計算中也有很廣泛的應用，例如，開方：

開方公式：X(n+1)=Xn+[A/X^(k-1)-Xn]1/k.

例如我們開3次方，即K=3；

公式：X(n+1)=Xn+[A/X^2-Xn]1/3

例如，A=5，5在1的3次方和2的3次方之間，X0無論取1.1，1.2，1.3，1.4，1.5，1.6，1.7，1.8，1.9，2.0都可以。假如我們取2為初始值：

第一步：2+(5/2x2-2)1/3=1.7=X1

第二步：1.7+(5/1.7x1.7-1.7)1/3=1.71=X3

第三步：1.71+(5/1.71x1.71-1.71)1/3=1.709=X4

第四步：1.709+(5/1.709x1.709-1.709)1/3=1.7099=X5

每計算一次，比上一次多取一位數，計算次數與精确度成正比。取值偏大公式會自動調小，負反饋；例如第一步和第二步，取值偏小公式會自動調大，例如第三步，第四步，正反饋。

自動快速電子計算機的理論

即與人類思維過程相似的自動組織邏輯過程的理論。

主要特征

第一個特征

要有一個預定的穩定狀态或平衡狀态。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态。

第二個特征

從外部環境到系統内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内部的信息。

第三個特征

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杆張開的角度控制蒸汽機的進汽閥門升降裝置。

第四個特征

這種系統為了在不斷變化的環境中維持自身的穩定，内部都具有自動調節的機制，換言之，控制系統都是一種動态系統。

管理應用

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标準之間的差，并采取糾正措施，使系統穩定在預定的目标狀态上的。因此，從理論說，适合于工程的、生物的控制論的理論與方法，也适合于分析和說明管理控制問題。

維納在闡述他創立控制論的目的時說：“控制論的目的在于創造一種言和技術，使我們有效地研究一般的控制和通訊問題，同時也尋找一套恰當的思想和技術，以便通訊和控制問題的各種特殊表現都能借助一定的概念以分類。”的确，控制論為其他領域的科學研究提供了一套思想和技術，以緻在維納的《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。例如工程控制論、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，控制論之于管理恰似青出于藍。用控制論的概念和方法分析管理控制過程，更便于揭示和描述其内在機理。

科學地位

與研究物質結構和能量轉換的傳統科學不同，控制論研究系統的信息變換和控制過程。盡管一般系統具有質料、能量和信息三個要素，但控制論隻把質料和能量看作系統工作的必要前提，并不追究系統是用什麼質料構造的，能量是如何轉換的，而是着眼于信息方面，研究系統的行為方式。控制論的另一位創始人、英國生理醫學家W.R.阿什貝認為，控制論也是一種“機器理論”，但它所關注的不是物件而是動作方式。可以進一步說，控制論是以現實的（電子的、機械的、神經的或經濟的）機器為原型，研究“一切可能的機器”──一切物質動态系統的功能，揭示它們在行為方式方面的一般規律。因此，與那些隻研究特定的物态系統,揭示某一領域具體規律的專門科學相比較,控制論是一門帶有普遍性的橫斷科學。

比較分析

管理控制的概念。

在管理工作中，作為管理職能之一的控制是指：為了确保組織的目标以及為此而拟定的計劃能夠得以實現，各級主人員根據事先确定的标準或因發展的需要而重新拟定的标準，對下級的工作進行衡量、測量和評價，并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，根據組織内外環境的變化和組織的發展需要，在計劃的執行過程中，對原計劃進行修訂或制訂新的計劃，并調整整個管理工作程序。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，而且都還必須對整個計劃的實施目标的實現負責，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。

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，其實質和控制論中的“控制”一樣，也是信息反饋。從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）确立标準；2）衡量成效；3）糾正偏差。為了實施控制，均需在事先确立控制标準，然後将輸出的結果與标準進行比較；若現有偏差，則采取必要的糾正措施，使偏差保持在容許的範圍内。

（2）管理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，以逐漸趨于穩定、完善，直達到優化的狀态。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争就是一例，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标的差距的負反饋，

（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。它根據系統内、的變化而進行相應的調整，不斷克服系統的不肯定性，而使系統保持在某穩定狀态。

管理控制與“控制”的區别

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，一旦給定程序，那麼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，并它與标準相比較以及明确地分析出現的偏差和原因。但是，為了随之作出要的糾正，主管人員必須為此而花費一定的人力、物力和财力去拟訂計劃并實施這一計劃，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詞彙，即簡單的“信息包括能量的機械傳遞、電子脈沖、神經沖動、化學反應、文字或口頭的消息以及能夠借以傳遞“消息”的任何其他手段。對于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。維納的信息：是物質、能量、信息及其屬性的标識（原維納信息定義的逆）。而對于管理控制工作中的“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産經營活動中産生的，并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，由于既要反映産的生産過程，以便使信息系統能起到控制産品生産過程和産品價值形成過程的作用；又要适應管理決策的需要，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、準确；

（2）控制計劃和經營管理，使之處于最佳狀态；

（3）便于進行方案比較和擇優；

（4）有助于進行預測工作。

管理是否有效，其關鍵在于管理信息系統是否完善，信息反饋是否靈敏正确、有力。靈敏、正确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标志，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着的客觀實際與計劃目之間的矛盾。要“正确”，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、去僞存真、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産生的偏差不緻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，以實現既定目标；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，提出和實現新的目标。也就是說，管理的五個職活動，通過信息反饋，形成了一個閉合回路系統。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。求得螺旋形蔔升。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。

控制工作的目的、作用及重要性

在現代管理系統中，人、财、物等要素的組合關系是多種多樣的，時空變化和環境影響很大，内部運行和結構有時變化也很大，加上組織關系錯複雜，随機因素很多，處在這樣一個十分複雜的系統中，要想實現既定的标，執行為此而拟定的計劃，求得組織在競争中的生存和發展，不進行控制工作是不可想象的。

控制工作的目的和作用

在早期的管理活動中，往往是通過财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，并保障能得到最大的收益。随着社會和科學技術的進步，組織的活動規模越來越大，活動内容也增加廣日益複雜，因而控制工作的内容也越來越多，已不僅僅是财務審計所能概括得了的。但盡管如此，财務審計仍不失為一種重要的控制法。

在現代的管理活動中，無論采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”，即在變化着的外環境中，通過控制工作，随時将計劃的執行結果與标準進行比較，若發有超過計劃容許範圍的偏差時，則及時采取必要的糾正措施，以使系統的動趨于相對穩定，實現組織的既定目标。

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，變的内，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，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，确定新的現實目标和管理控制标準，使之更先進、更合理。

在一個組織中，往往存在兩類問題：

（1）經常産生的可迅速地、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，但人們往往隻在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，産生的原因複雜多樣。人們對于其存在已經“習以為常”，以至适應了它的存在，不可能發現或者即使是已經發現了也不願意承認和解決。慢性問題所帶來的對組織素質的影響，而急性問題是經常産生的，對人的工作和利益會産生顯而易見的影響，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“理突破過程”。例如，在企業管理中，要分析企業的産品質量，可以将産的優等品率作為考核評價指标之一。若一個企業要把産品的優等品率從原的80%提高到95%，就需要有一個過程。

盡管在日常活動中，控制工作的目的主要是前述兩個，但進行控制工作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，把系統建立在前饋而不是簡單的信息反饋的基礎上，在應發生偏離的情況出現以前，就能預測到并能及時采取措施來加以防止。

控制工作的重要性

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，考慮到了各種現目标的有利條件和影響實現的因素，但由于環境條件是變化的，主管人受到其本身的素質、知識、經驗、技巧的限制，預測不可能完全準确，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，以及在管理控制中産生新的計劃、新的目标和新的控制标準的作用。通過控制工作，能夠為主管人員提有用的信息，使之了解計劃的執行進度和執行中出現的偏差，及偏差的大小并據此分析偏差産生的原因；對于那些可以控制的偏差，通過組織機構，追究責任，予以糾正；而對于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系上。

控制工作通過糾正偏差的行動與其他四個職能（計劃、組織、激勵、領導）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，計劃職能選擇和确定了組織的目标、戰略、政策和方案以及實現它們的程序。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。為了确保計劃的目标能夠實現，就必須在計劃實施的不同階段。根據計劃制定的标準，檢查計劃的執行情況。這就是說，雖然計劃工作必須先于控制活動，但其目标是不會自動實現的。一旦計劃付諸實施，控制工作就必須穿插其進行。它對于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措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，必須要配備合适的人員，必須給予正确的指導、激勵和領導。所以說控制工作存在于管理活動的全過程中，它不僅可以維持其他職能的正常運動，而且在必要時，還可以通過采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，正确的控制工作可能導緻确立新的目标，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。

案例分析

控制論在工程項目管理中的應用

工程項目規劃确定之後，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。項目目标——經确定，項目規劃必須随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，必須随時能回答下列問題：

(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，如何采取必要的糾偏措施，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)工程項目目标實現的可能性如何，即對工程項目的進一步發展進行預測。随着項目的不斷進展，項目的目标值應得以不斷細化和精确化。必要的時候，應對項目規劃中原定目标進行重新論證。

項目控制是保證組織的産出和規劃一緻的一種管理職能。如果工程頃，目揭有目标，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。這句話并非否定計劃的必要性，而是強調了變化的絕對性和目标控制的重要性。工程項目管理成敗如何，很大程度上取決于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，項目控制緊緊圍繞着投資控制、質量控制和進度控制三大目标進行。這種目标控制是動态的，并且貫穿于工程項：B實施的始終。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)為了實現一定目标對工程項目進行人、财、物的投入。

(2)在工程項目建設過程中，即在設計、施工、安裝、采購及銷售等行為發生的過程中，必定存在各種各樣的幹擾，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、職責分工是否明确并妥當，等等。另外，還應注意分析工程項目環境的變化情況。

(4)把投資目标、進度日标和質量目标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，必須注意對計劃目标值進行論證和分析。因為鑒于各種主客觀因素的制約，項目規劃中的計劃目标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、或細化和精确化。因為隻有項目目标是正确合理的，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，還必須注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，後者對項目目标的實現更具有決定性。

(6)如果有偏差，則分析原因并采取控制措施，以确保項目目标的實現。這相當于電工學的調節器。産生偏差的原因，有原定目标不合理、項目規劃不周全或效果差、發生不可預見事件、組織内部缺乏溝通、人員素質存在不足以及責任和權利不明确等。在分析原因的基礎上，預測這些偏差的發展趨勢，并分析偏差對實現項目目标的影響，從而采取相應的控制措施。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确責任和分工，落實控制人員或撤換不稱職人員，并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标控制的責任，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，對目标進行控制。但究競選用何種控制措施，要立足于偏差發生的具體情況，同時必須注意這種糾偏措施的選用可能會給項目的目标控制帶來新的影響。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标的新的影響。