книги из ГПНТБ / Лоскутов В.И. Основы современной техники управления

на принципе демократического централизма и единства поли­ тического и хозяйственного руководства. Главными ее вопро­ сами являются целостный подход к изучаемым явлениям, соединение коллегиальности и единоначалия при принятии ре­ шений, сочетание планирования с инициативой масс и созда­ ние новой сознательной дисциплины труда и быта.

Объективными основами демократического централизма являются общественная собственность на средства производ­ ства, а также высокий уровень развития производительных сил и производственных отношений. В развиваемой В. И. Ле­ ниным теории управления требуется последовательное прове­ дение «централизации хозяйственной жизни в общенациональ­ ном масштабе».

Демократический централизм строится на принципах ши ­ рокого привлечения к управлению трудящихся, обеспечивая коллегиальность в принятии решений и персональную ответ­ ственность за их выполнение.

Практика руководства народным хозяйством СССР осно­ вана на работе коллегий министерств и центральных учреж ­ дений.

Развитие экономических и административно-хозяйственных процессов определяется внутриполитическим и внешнеполити­ ческим положением страны. Основой экономической политики во всех звеньях народного хозяйства страны является принцип единства политического и хозяйственного руководства.

Ленинская наука управления, обобщая в себе огромный опыт организаторской работы партии и руководства массами, обеспечивает создание более высокой по сравнению с капита­ лизмом системы организации общественных отношений и тру­ довых процессов. Охватывая все стороны общественных и экономических отношений, социалистическое государство на­ правляет сообразно своим интересам движение как материаль­ ных процессов, так и производственных отношений.

Автоматизация процессов управления

Современный уровень развития производительных сил тре­ бует коренных изменений методов управления и широкого внедрения комплексной автоматизации. В настоящее время автоматизация стала не только техническим, но и социальным процессом, определяющим коренные сдвиги в технике, эконо­ мике и организации производства.

Появление после второй мировой войны электронных вы ­ числительных машин значительно расширило возможности

9

техники управления и открыло более совершенные формы автоматизации. При этом объектом автоматизации стали сами процессы управления вне зависимости от области их приме­ нения.

В последние годы усиленно формируется кибернетика — наука об управлении и связи в живых и искусственных си­ стемах. В основе кибернетических принципов управления ле ­ жат правильно организованные и рационально используемые информационные потоки.

Кибернетика изучает общие закономерности управления и способы образования, хранения и обработки информации, обеспечивая создание методологических основ для новых форм автоматизации. Значительный интерес в совершенствовании процессов управления представляет связь кибернетики с раз­ витием машинных управляющих систем. Такого рода системы, осуществляющие управление на основе анализа и преобразо­ ванных данных о внутреннем состоянии объекта и воздействия на него внешних факторов, получают широкое применение

внашей стране.

Вдевятом пятилетнем плане развития народного хозяйства

СССР поставлена задача увеличения объема работ по про­ изводству и использованию в управлении электронно-вычис­

лительной и организационной техники. В Директивах X X I V съезда КПСС отмечается: «.. .Обеспечить широкое при­ менение экономико-математических методов, использование электронно-вычислительной и организационной техники и средств связи ... Развернуть работы по созданию и внедрению автоматизированных систем планирования и управления от­ раслями, территориальными организациями, объединениями, предприятиями, имея в виду создать общегосударственную автоматизированную систему сбора и обработки информации для учета, планирования и управления народным хозяйством на базе государственной сети вычислительных центров и еди­ ной автоматизированной сети связи страны. При этом обеспе­ чить с самого начала проведение принципа организационного, методологического и технического единства этой системы. Широко внедрять автоматизированные системы управления технологическими процессами на предприятиях»

Автоматизация управления с применением электронновычислительных машин обеспечивает наиболее рациональное использование имеющихся ресурсов при эксплуатации объек­ тов и систем самой различной природы и назначения.

1 Материалы XXIV съезду КПСС. М., Политиздат, 1971, с. 298.

10

В основе этих новых форм управления лежат потоки об­ менной информации между органами управления и объектом, позволяющие раскрывать сущность контролируемых процес­ сов и вырабатывать меры по приведению их к более высокой степени организованности.

Основные функции автоматизированных систем управле­ ния сводятся к определению и поддержанию в управляемых объектах оптимальных режимов, выполнению информацион­ ных операций, прогнозированию развития наблюдаемых про­ цессов, анализу работы и согласованию отдельных производ­ ственных циклов.

Управление в целом связано с эффективностью управляе­ мого комплекса, выражаемой степенью результативности и экономичности его функционирования. Наибольший эффект получается при этом в условиях применения электронновычислительной и информационной техники, а также широ­ кого использования математических методов.

Управление в системах с применением ЭВМ можно рас­ сматривать как совокупность организационных, методических и технико-экономических решений для осуществления воздей­ ствий на управляемый объект с целью сохранения или повы­ шения его организованности.

Электронно-вычислительные машины позволяют строить системы управления на принципиально новой основе, обеспе­ чивающей увеличение объемов полезных данных значительно меньшим количеством информации.

Процесс управления предопределяет существование по­ ставленной цели, наличие ресурсов для обеспечения соответ­ ствующей работы управляемых объектов, наличие органов управления, обладающих правом распоряжаться имеющимися ресурсами и в определенной мере изменять течение контро­ лируемых процессов.

Основой современных форм управления с применением ЭВМ является информация о состоянии процессов. Анализ исходных данных и формирование управляющих воздействий на процесс осуществляется с помощью алгоритмов. Под алго­ ритмом понимается предписание для выполнения в установ­ ленной последовательности необходимой системы математи­ ческих операций, определяющей решение соответствующего класса задач. Объектом изучения в этом случае является про­ цесс или функционирующая система, для которых существуют приемлемые рабочие гипотезы, допускающие алгоритмическое описание. Построение рабочей гипотезы сводится к установле­ нию физических закономерностей в изучаемом процессе, их

11

математическому описанию и определению рабочих зон раз­ вивающихся при этом явлений.

Задачи управления состоят в стабилизации и защите уп ­ равляющей системы от воздействия внешней среды и внут­ ренних возмущающих факторов или переводе ее в более орга­ низованное состояние.

Состояние системы и эффективность принятого метода уп ­ равления оцениваются уровнем организации ее составляющих элементов и связей между ними. Таким образом, организация является одним из основных факторов существования разви­ тия и деградации систем. Она представляет собой процесс превращения по определенным закономерностям системы неупорядоченных явлений и связей в организованные. Степень организованности таких систем определяется их внутренним строением или соответствующими структурами.

В теории управления рассматриваются два вида систем:

веществом или энергией. Окружающая среда в этом случае может воздействовать на систему рядом внешних возмущений. Закрытые системы рассматриваются как изолированные без учета взаимодействия их с внешней средой. В этом случае

Дальнейшее улучшение функционирования систем зависит от качества управления, предопределяющего выбор правиль­ ного и лучшего воздействия на управляемый комплекс, свое­ временность нахождения его и возможность реализации.

Качество управления часто связывается с рациональным использованием вовлекаемых в процесс ресурсов. Осуществле­ ние контроля за повышением ценности принимаемых решений производится путем слежения за соответствующими перемен­ ными, определяющими качество конечных результатов.

Управляющим органом может быть лицо или группа лиц, обеспечивающих организацию работ или соответствующее функционирование какого-либо объекта. В условиях автома­ тизации процессов управления такой орган заменяется сово­ купностью технических средств, образующих некоторую си­ стему, предназначенную для получения и анализа информации, а также выработки решений по управлению объектом.

На рис. 1 показана обобщенная схема некоторой системы управления. Объект управления связан с органом управле­ ния при помощи некоторых источников информации о состоя-

12

нии контролируемых процессов. При передаче получаемых данных возникают помехи, искажающие исходную информа­ цию, поэтому орган управления принимает лишь кажущееся состояние объекта. Влияние на объект внешней среды ча­ стично или полностью учитывается с помощью измеритель­ ных приборов или каких-либо других способов.

Оценка

получаемых

рщльтатоЪ

Рис. 1. Обобщенная схема управления

В распоряжении органов управления находятся ресурсы (людские, энергетические, материальные), за счет использова­ ния которых осуществляется функционирование объекта. По­ лучаемая информация о состоянии объекта и внешних возму­ щений является основой для выработки решений по наиболее рациональному использованию ресурсов или такому ведению протекающих внутри объекта процессов, при которых конеч­ ный результат на выходе объекта был бы оптимальным. Для этого орган управления должен иметь какие-то сравнитель­ ные критерии по оценке получаемых результатов.

Переработка информации для своевременного получения решений по управлению объектом должна производиться на основе заранее разработанных методов.

13

соотношение сигналов на входе и выходе системы. Управляю­ щие воздействия на входе системы должны быть в опре­ деленном взаимодействии с получаемыми результатами на выходе.

Таким образом, управление опирается на законы взаимо­ связи входной и выходной информации.

Соотношение объемов информации, используемых на входе и выходе управляемой системы, целесообразно учитывать с помощью коэффициента производной информации:

Обратная связь в автоматизированных системах управле­ ния в основном используется как средство последовательного улучшения организации управляемых процессов. В этом смысле она имеет более широкое значение, чем в старых си­ стемах автоматического регулирования.

С помощью информации, представленной обратной связью, производится формирование управляющих воздействий для перевода системы в более организованное состояние и умень­ шение ее энтропии. Это связано с тем, что количественно ин­ формация в системе пропорциональна энтропии, взятой с об­ ратным знаком.

Энтропия служит показателем недостаточности информа­ ции об изменениях, протекающих в системе процессов. Таким образом, являясь мерой дезорганизации контролируемых про­ цессов, энтропия имеет большое значение в теории управ­ ления.

14

Пусть состояние системы характеризуется воздействующим на нее случайным вектором z e ß z . Энтропия системы в этом случае по определению имеет вид

ческой энтропии, определяющей ее как функцию, пропорцио­ нальную логарифму вероятности состояния системы:

//к 1п Р,

где H — термодинамическая энтропия; k — постоянная Больцмана;

Р — вероятность состояния системы.

Второй закон термодинамики утверждает, что в изолиро­ ванной системе энтропия стремится к максимуму за счет уменьшения активно действующей тепловой энергии. Другими словами, тепловая энергия стремится к своему низшему по­ тенциалу, а энтропия системы неизменно возрастает. Стати­ стически это означает, что изолированные (закрытые) системы стремятся перейти от организованных состояний к более хао­ тическим, увеличивая за счет этого энтропию. Понятие энтро­ пии, как показателя неупорядоченности, стало одним из фундаментальных понятий статистической механики. Это в полной мере относится и к сфере управления.

Увеличение энтропии в управляющей системе является по­ казателем понижения уровня ее организации. Установление связи упорядоченности и организованности с информацией и энтропией создает основы для количественных оценок состоя­

повышение их уровня самоорганизации в большинстве слу­ чаев связано с творческой и трудовой деятельностью коллек­ тивов.

Изменение энтропии в таких системах всегда является по­ казателем происшедших в них изменений. Управление связан­ ными с ними процессами в конечном счете приводит к увели­ чению или уменьшению энтропии системы. Информация же, являясь величиной, противоположной энтропии, служит мерой организованности системы.

15

Наличие неопределенности ситуаций в управляемом ком­ плексе соответствует увеличению его энтропии и уменьшает количество информации о состоянии протекающих процессов. Таким образом, мерой неорганизованности системы является энтропия, определяющая ее глобальные свойства.

На основе этого системы можно классифицировать по при­ знаку роста энтропии: при уменьшающемся объеме энтропии имеет место самоорганизующая система, при наличии неиз­ меняющейся энтропии — стабилизированная система, при воз­ растающей энтропии — деградирующая система.

Обозначим через Нх— энтропию системы от воздействия случайного вектора, определяющего внутреннее состояние си­ стемы, а через t — время. Изменение энтропии Нх может быть выражено через ее первую производную по времени. Тогда

в то же время следует отметить, что энтропия, являясь фор ­ мальной количественной характеристикой системы, не всегда отражает вопрос о качестве ее функционирования с точки зре­ ния цели.

Можно добиться такой организации управляемого комп­ лекса, при котором в стационарном состоянии система будет иметь низкую энтропию, но потеряет свойство выполнять свои целевые функции.

16

не только единый процесс управляющего цикла, но и взаимо­ действуют друг с другом как диалектические противополож­ ности.

В основе управления с применением ЭВМ можно выделить три фундаментальных явления: образование информации о со­ стоянии управляемых процессов, формирование управляющих воздействий на основе переработки полученных данных и в ы ­ явленных для этого закономерностей и определение каналов связи для передачи информации внутри системы.

При построении автоматизированных систем управления следует стремиться к обобщению конечных факторов при их функционировании, суммировав их в виде целевых функций. Процесс управления сложным объектом в этом случае часто строится на оптимизации целевых функций локальных про­

быть какая-либо хозяйственная единица (предприятие, трест, строительная организация) или технологический агрегат. Уро­ вень автоматизации процессов управления зависит от приня­ тых для этого форм и методов воздействия на управляемый объект. Способы формирования и передачи информации, а также способы подавления возмущающих факторов и их ин­ тенсивность могут быть различными. Одну из применяемых форм управления можно проследить в организованной струк­ туре армии. Принятая здесь система четко сформулирована действующими воинскими уставами и приказами командиров. В мирное время влияние внешней среды имеет соподчиненное значение, так как основная цель армейского коллектива на­ правлена на четкое взаимодействие его отдельных подраз­ делений, укрепление воинской дисциплины, роста моральнополитического самосознания, роста боеспособности и эффек­ тивного использования техники вооружения.

В этом случае в сложной системе административно-армей­ ской иерархии управляемые процессы носят преимущественно

свою стратегию и тактику военных операций, поэтому внеш­

18