3280

11

результате которого объект переходит в требуемое (целевое) состояние. Более частным случаем понятия "управление" является понятие "регулирование". Регулирование состоит в достижении такой деятельности системы, при которой выравниваются все отклонения на выходе системы от заданного значения этого состояния, т.е. от нормы. Обеспечение только требуемых значений параметров, определяющих желаемый ход производственного или технологического процесса в том или ином объекте без участия человека, осуществляется системой (устройством) автоматического регулирования.

Заданное значение или норма состояния выхода системы может быть постоянной или переменной величиной. В первом случае говорят о прямом регулировании, совмещенном с управлением (в этом случае регулятор называют контроллером или управляющим устройством). Во втором случае регулирование заключается в корректировке отклонений состояния выхода системы от каждого значения переменной нормы этого состояния. Следовательно, регулирование есть выравнивание отклонений от нормы, каждое значение которой определяется управлением.

Не следует путать понятие "управление" с понятием "организация производства". Организация производства - порядок, структура и способ функционирования. Функции организации имеют отношение к объекту или системе управления, характеризуя присущие ей свойства, структуру, состав, взаимосвязь и процесс взаимодействия составляющих элементов. Организация – статика производства, управление – динамика. Однако "статика" отнюдь не означает незыблемости, отсутствия движения. В более широком смысле она может означать и непрерывное циклическое повторение, жесткий регламент, режим, возвращение каждый раз в исходное состояние. Организация как форма существования системы обладает свойством динамичности, что подтверждается непрерывным процессом внедрения на предприятии новой техники, технологии, повышением уровня автоматизации управления. Организация производства и система управления тесно взаимосвязаны. На действующем предприятии совершенствование организации производства сопровождается совершенствованием системы управления, и наоборот, необходимость совершенствования системы управления вызывает первоочередное проведение работ по совершенствованию организации производства. Если не придерживаться этого условия, может возникнуть диспропорция между уровнями организации производства и системы управления.

4 ПРИНЦИПЫ УПРАВЛЕНИЯ

Объект управления подвержен воздействию различных внешних возмущений, вследствие чего управляемая величина отклоняется от заданного значения. Задачей устройства управления является обеспечение соответствия управляемой величины заданному значению путем переда-

12

чи на ОУ необходимого управляющего воздействия.

Управление по заданному воздействию. Существуют САУ, управляющие только по заданному воздействию g(x), представляющему в этом случае команды программы. Такое управление называют жестким, так как при этом не учитываются действительные значения управляемой величины у(t) и возмущающего воздействия f(t) (параметры САУ и значения f(t) считаются постоянными). Подобные САУ дают удовлетворительное качество управления лишь при высокой стабильности параметров САУ и внешней среды и при невысоких требованиях к точности. По структуре эти САУ являются разомкнутыми, так как не имеют обратной связи по управляемому параметру у(f) и не образуют замкнутого контура управления.

Управление по возмущению (рис.3 а) основано на принципе компенсации возмущений (разомкнутое управление) и является исторически первым принципом автоматического управления. Управляемый параметр не изменяется, а используется информация о внешнем воздействии f(t). При этом сначала выясняют, какое возмущающее воздействие является основным, а затем устанавливают, как необходимо менять значение управляемого параметра при изменении данного возмущающего воздействия, для того чтобы значение его поддерживать постоянным. Достоинство – имеется возможность полной компенсации возмущения. Недостаток – в случае преобладания неконтролируемых возмущения z(f) этот способ не дает требуемой точности.

Рис. 3 Принципы управления

Управление по отклонению (рис. 3 б). Более высокое качество управления позволяет получить замкнутые САУ, в которых используется информация об управляемой величине у(t) и задающем воздействии g(x). Сначала измеряется у(t), затем это значение сравнивается с заданным и при наличии разности (сигнала рассогласования) вырабатывается управляющее воздействие G(t), направленное в сторону уменьшения сигнала рассогласования. При этом устройство управления стремится

13

компенсировать отклонение независимо от причин, вызвавших это отклонение. Такое управление можно назвать гибким, так как при этом учитывается действительное состояние объекта управления. Информация об у(t) передается в устройство управления, образуя контур главной обратной связи. Данный принцип иногда называют компенсационным принципом Ползунова-Уатта. Он является основным для большинства современных САУ. Недостатки – затруднено управление, возникающее при разработке быстродействующих систем управления, особенно для сложных инерционных объектов. Стремление повысить точность работы такой системы и увеличить коэффициент усиления приводит к потере устойчивости. Решение – в комбинированном управлении.

Комбинированное управление. САУ, в которых используется информация одновременно о трех воздействиях: g(x), у(t) и f (t), называют комбинированными. Комбинированные САУ имеют более высокое качество управления, чем системы, работающие только по отклонению, так как информация о значении возмущающего воздействия f (f) позволяет устройству управления работать с предвидением, т. е. начинать компенсацию внешнего возмущения, нарушающего нормальную работу объекта управления, раньше, чем возникнет достаточно большое отклонение. Одновременно это дает возможность повысить точность и быстродействие системы.

5 ПРОГРАММНО-ЦЕЛЕВЫЕ МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ

Достаточным набором для построения разумного управления автомобильным транспортом как большой технической системой является информация о состоянии системы, ее цели, имеющиеся ресурсы, располагаемое системой время достижения этих целей и необходимые для этого действия. Этот набор должен расположиться и использоваться в определенной последовательности, образующей типовые этапы или технологию управления, применяемую независимо от отрасли, предприятия, характера задач. Определяют следующие основные этапы управления автотранспортом, которые можно считать типовыми:

1)Определение цели, стоящей перед управлением системой или подсистемой (отраслью, ДТП, цехом, участком, бригадой). Следовательно, постановка цели и ее реализация должны рассматриваться в рамках программно-целевого подхода.

2)Получение информации о состоянии системы и о внешних факторах, действующих на систему.

3)Обработка информации, оценка ее точности, представительности, достоверности.

4)Анализ информации, сбор при необходимости дополнительной информации, ее экспертиза.

5)Принятие управляющих решений в соответствии с целями сис-

14

темы, полученной и обработанной информации.

6)Придание решению четкой, желательно нормативной формы, обеспечивающей индивидуальную ответственность исполнителей, поэтапной количественный и качественный контроль.

7)Доведение решения до исполнителей.

8)Реализация управляющего действия.

9)Получение отклика (реакции) системы на управляющие действия в виде новой порции информации об изменении состояния системы.

При полном достижении системой назначенных целей в заданное время управление является оптимальным.

Если состояние системы ухудшилось, то управление нерационально. Если произошло улучшение состояния системы, но цели полностью не достигнуты, то управление является рациональным и наступает 10-й этап, в процессе которого анализируются причины, по которым цели не были достигнуты, при необходимости цели корректируются. Это наиболее характерный вариант достижения целей. Управление реальными системами носит многошаговый, итеративный характер, когда к достигнутой цели приходят не за один, а за несколько шагов, последовательно корректируя действия с учетом достигнутых результатов.

Сущность программно-целевого метода заключается в четком определении цели системы и интеграции всех видов деятельности подсистем в виде программы для достижения поставленной цели. Программой является только то, что увязывает цели с ресурсами, т.е. определяет необходимое количество и виды ресурсов для их преобразования в конечный (целевой) результат в течение назначенного промежутка времени.

Целью системы является ее возможное будущее состояние, достижимое с помощью определенных действий, являющихся следствием принимаемых решений.

Под решением понимается выбор на основании установленных критериев из многих альтернатив одной или нескольких альтернатив развития, изменяющих состояние системы. На основании решения осуществляется управление любой системой. При решении необходимо выбрать один из способов или комбинацию в определенной пропорции нескольких.

В качестве критерия при принятии решений используется понятие целевой функции.

Целевая функция (U) устанавливает количественные связи между уровнем достижения поставленных целей и факторами, которые влияют на состояние системы:

U=f(C1,C2,C3,...Cn),

где Cj - факторы, влияющие на U.

Конкретное значение U может быть показателем эффективности данной системы. Экстремальное значение целевой функции соответствует оптимальному управлению.

Одним из важнейших принципов управления является четкое, же-

15

лательно количественное определение цели.

Цели системы характеризуются понятиями целевые показатели (ЦП) и целевые нормативы (ЦН). ЦН количественно или качественно характеризует состояние системы при полном достижении поставленной цели или удовлетворении определенной потребности. ЦП характеризует текущее или возможное состояние системы на момент t: ЦП(t).

Используя понятие целевой функции, имеем: ЦП = U; ЦН = U0. Отношение ЦП(t) к ЦН определяет степень достижения по-

ставленной цели в момент времени t или степень реализации цели: С(t) = ЦП(t)/ ЦН

При С(tр) = 1 цели реализуются полностью, a tp - это момент достижения или реализации поставленной цели (целей). При этом должны учитываться вопросы точности и интервальности оценок.

6 ДЕРЕВО ЦЕЛЕЙ АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА

При формулировании цели конкретной системы (отрасли, объединения, предприятия) возникают несколько достаточно сложных задач.

1)Как от общих или обобщенных целей вышестоящей системы перейти к конкретным количественно описанным целям подсистем?

2)Как сопоставить или, как мы говорим, ранжировать несколько иногда противоречивых целей, которые, как правило, стоят или поставлены перед любой сложной системой?

3)Как цели соразмерить с ресурсами, а последние перераспределить между несколькими целями?

4)Как цели подсистем заставить работать на цели системы?

Для разрешения этих сложных и противоречивых задач рекомендуется использовать построение дерева целей - ДЦ.

Дерево целей (ДЦ) - это упорядоченная иерархия целей, выражающая их соподчинение и внутренние взаимосвязи. При построении ДЦ происходит декомпозиция - разложение целей по уровням, т.е. их упрощение, конкретизация, уточнение адресности. Обычно ДЦ имеет одну вершину, называемую корнем, который характеризует генеральную цель системы Ц°, располагаемую на высшем уровне. Далее цель высшего уровня разлагается на цели первого уровня Ц101, Ц102-Ц1оn, которые, в свою очередь, - на цели второго уровня и т.д. Декомпозиция продолжается до элементарных целей, которые дальнейшему разложению не подлежат.

16

Рис. 4 Схема дерева целей

В ДЦ отношение целей низшего уровня к целям высшего - соподчинение. Одна из форм соподчинения - это определение конкретного вклада (весомости) цели нижнего уровня в достижение цели высшего. Цели же одного уровня дополняют друг друга.

Цели более высокого уровня соединены с целями следующего (более низкого) уровня линиями, называемыми дугами. Дуги характеризуют отношение между целями разных уровней (рангов). Как правило, это отношение типа Цi >Цi+1, которое означает, что цель i-ro ранга доминирует над целью следующего ранга i+1, включая ее в себя. Одним из видов отношений может быть значимость (вклад) подцели нижнего уровня i+1 в достижение цели верхнего уровня i.

Дуги имеют следующие обозначения: rikm, где i - ранг (уровень) цели или системы, из которой выходит дуга; k - номер вершины цели i, из которой выходит дуга; m - номер нижестоящей вершины (i+1) ранга, в которую входит дуга. Если, например, генеральная цель Ц° складывается из трех подцелей первого уровня, то через дуги эту связь можно записать следующим образом:

Соответствующие обозначения имеют и вершины (цели). Цифровое обозначение цели позволяет однозначно определить место и уровень данной цели в ДЦ, а также ее связь и соподчинение с вышестоящими целями.

Это позволяет определить роль или вклад целей нижнего уровня в цели высшего и в генеральную цель.

На рисунке 5 в качестве примера приведены верхние ярусы ДЦ транспортного комплекса Российской Федерации.

18

Ц2023 - унифицированная документация при оформлении услуг;

Ц2031 - обеспечение реальной альтернативности предоставления

услуг видами транспорта;

Ц2032- доступность цен и тарифов;

Ц2033- разнообразие форм оплаты;

Ц2034- поддержание платежеспособности клиентуры;

Ц2035- преференции, льготные таможенные сборы на транспортные

услуги и технику;

Ц2036 - федеральные и местные налоги и дотации;

Ц2041 - доставка точно в срок пассажиров и груза;

Ц2042 - выполнение расписания движения;

Ц2043 - сохранность груза;

Ц2044 - гарантия оказания помощи неисправным транспортным

средствам;

Ц2045 - эффективная система страхования людей и грузов;

Ц2051 - безопасность движения;

Ц2052 - безопасность пассажиров;

Ц2053 - безопасность персонала;

Ц2054 - безопасность населения;

Ц2055 - экологическая безопасность;

Ц2056 - гарантия оказания помощи участникам транспортного про-

цесса; И 2061 - беспрепятственный выбор вида транспорта и услуги клиен-

том;

Ц2062 - альтернативность и выбор уровня обслуживания;

Ц2063 - комфортность и альтернативность размещения пассажиров;

Ц2064 - надежность транзита и пересадок;

Ц2065 - сохранность багажа;

Ц2066 - совместимость транспортирования пассажира и багажа;

Ц2071 - обеспечение транспортных требований армии и органов

защиты внутренней и внешней безопасности страны; Ц 2072 - резервирование перевозочных и пропускных способностей

транспортного комплекса;

Ц2073 - транспортное обслуживание действий в особых условиях;

Ц2074 - поддержание конкурентоспособности и расширение уча-

стия в международных перевозках, в том числе и транзитных; Ц 2075 - обеспечение транспортных интересов страны в регионе

СНГ, ближнего зарубежья и европейско-азиатского сообщества.

7 ДЕРЕВО СИСТЕМ АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА

После того, как установлены конкретно цели системы, необходимо определить наиболее эффективные способы достижения этих целей. Цели можно достичь несколькими способами или их комбинацией. Поэто-

19

му следует указать еще на одно важное условие управления: обязательность анализа и сравнения нескольких путей достижения поставленных целей, т.е. состязательность и альтернативность при выборе решений - избыточность банка решений при выборе методов достижения поставленных целей.

1)При выборе альтернатив рассматриваются многие варианты достижения цели, т.е. вероятность пропуска хороших, но сразу не видимых решений, сокращается.

2)Появляется состязательность вариантов.

3)При защите своих вариантов в ходе дискуссии их авторы выявляют слабые стороны и могут улучшать свое предложение, совершенствуя его.

4)Руководитель, принимая окончательное решение, может взять лучшие блоки из разных альтернатив (морфологический метод).

Руководитель должен не только позволять, но и стимулировать подчиненных к поиску и обоснованию различных альтернатив решений, применяя для этого определенные механизмы и процедуры (экспертное ранжирование, метод Дельфи и др.).

Способы достижения поставленных целей требуют такой же систематизации, как и сами цели и подцели. Систематизацию и упорядочение выявленных способов достижения поставленных перед системой целей рекомендуется осуществлять построением дерева систем (ДС). В ДС

ввершинах указываются объекты или системы, которые реализуют эти функции (целереализующие системы). Иногда их называют факторами, а задача управления определяется следующим образом: выбрать из ДС ряд факторов (подсистем), влияя на которые можно наиболее эффективно добиться достижения поставленных целей. ДС может воспроизводить или не совпадать с ДЦ.

Дерево систем строится по тем же законам, как и дерево целей, т.е.

определяется генеральная система С°, которая структуризируется на подсистемы первого (С101, С102, .... С1Оn), второго и последующих уровней.

Высший уровень ДС представляет собой техническую эксплуатацию в целом, которая обеспечивает перевозочный процесс достаточным количеством работоспособного подвижного состава необходимых видов и типоразмеров.