Скрытое управление

В

Рис. 40. Работа регуля­тора Уатта. При уста­новленной скорости регу­лятор работает так, что­бы пропустить соответ­ствующее количество пара к машине (а). При возрастании скорости машины грузы регулято­ра, вращение которых управляется машиной, будут стремиться откло­ниться от вала регулятора, уменьшая количество поступающего пара (б). Если же машина замедляет движение, то воздействие грузов приведет к увеличению количества поступающе­го пара и восстановлению нормальной скорости (в).

о всех книгах, посвященных саморегулирующим системам, из­ложение материала начинается с проведения формального анализа путем описания центробежного регулятора Уатта. Это-первый и весьма наглядный пример саморегулирующего устройства. Кроме того, хотелось бы высказать наиболее важную точку зрения на это устройство, которая могла вам ранее не встретиться. Это важно прежде всего для проверки вашего понимания принципа работы ре­гулятора.

Если центробежный маятник вращается слишком быстро, то шарики отклоняются в стороны под воздействием увеличившейся центробежной силы. Следствием этого является выход клапана из гнезда, что приводит к уменьшению подачи пара в машину и обес­печивает вращение маятника с предварительно выбранной скоро­стью. Если скорость вращения центробежного маятника становится ниже требуемой (возможно, из-за увеличения нагрузки), то шари­ки сближаются с валом регулятора, клапан открывает большее от­верстие, поступает больше пара и скорость вращению центробежного маятника опять повышается. Следовательно, система регули­рует сама себя и по указанной выше причине выход системы ока­зывается, как говорят, «застабилизированным».

О

собенность, которую нам хочется довести до вашего созна­ния, заключается в следующем. Регулируемость при работе маши­ны, является неявной. Разрешите привести самый характерный при­мер, чтобы объяснить, что же подразумевается под вышесказанным. Рассмотрим тюрьму. Это - замкнутая система, содержащая боль­шое количество параметров, называемых заключенными. Что пред­ставляет собой выход этой системы? Оказывается, данная система характеризуется отсутствием выхода. Предполагается, что заклю­ченные содержатся внутри тюрьмы. Если один из параметров исчезает, то система выходит из состояния управления. Предполо­жим, что в процессе наблюдения за этой системой какой-либо заключенный устраивает побег. Через некоторое время будет произ­водиться перекличка, во время которой его исчезновение наверня­ка обнаружат, и тогда мы наблюдаем систему, в которой все зво­нят в колокола, отправляют группы поиска и говорят о необходи­мости принять самые разнообразные меры, чтобы «возвратить» па­раметр опять в контур управления. Определенно, такую систему можно считать саморегулирующей в некотором смысле.

С

Рис. 41. Проблема управления производством или личностью с использованием периодического, а не непрерывного контроля заключается в том, что «параметры» должны стать сильно неуправляемыми, прежде чем обнаруживается расхождение.

лучается, что эта тюрьма, наподобие парового двигателя, управляется с помощью Начальника. Его метод управления пред­полагает проверку всех параметров от случая к случаю с тем, что­бы посмотреть, все ли они являются управляемыми. Если система контроля вдруг позволит обнаружить, что один из них стал неуп­равляемым, возникает целая последовательность событий, благода­ря которым лицо, устроившее побег, может (или не может) быть возвращено обратно. Интересная вещь заключается в том, что эта система управления не может функционировать - она может быть расстроена. Управление может быть нарушено, поскольку системе присущи определенные слабости, в частности запаздывания с по­следовательными проверками заключенных. Так, например, началь­ник тюрьмы может обедать со своими гостями, в то время как его подопечные прорывают туннель под тюремными стенами для ор­ганизации своего побега.

В противоположность этому центробежный регулятор пара не «задерживается» с отдельными проверками, он также не способ­ствует возникновению последовательности событий, любое из числа которых может развиваться неправильным путем, и не служит источником задержек во времени, благодаря которым исчезающие параметры могут получать преимущество. Он является скрытым регулятором. Параметры возвращаются в систему и становятся уп­равляемыми в момент появления и под воздействием выходов из состояния управления. Это напоминает ситуацию, как если бы каж­дый заключенный был прикован к тюрьме с помощью невидимой резинки, которая вталкивала бы его обратно в свою камеру неза­висимо от того, видел ли кто-нибудь, как он ее покидал, или же нет; работала ли система оповещения или же нет; отыскивала ли его тюремная охрана или же нет.

Существует определенное различие между саморегулирующей системой, которая находится в состоянии ожидания и правильно реагирует на прилагаемые воздействия, обеспечивая нормальное функционирование, и саморегулирующей системой, которая не мо­жет функционировать неправильно. Мы опасаемся, что админи­страция почти всегда придерживается первой схемы, в то время как она должна была бы руководствоваться второй. Вспомните блестящий принцип: «Управление путем исключения». Он говорит о том, что все, происходящее в области управления, должно срав­ниваться с какой-то нормой. Внимание управленческого персонала привлекают только те события, которые являются исключениями из обычного правила. Вот каким представляется путь, с которым свя­зывается попытка выразить потребность в использовании принци­па скрытого управления. Смысл этого заключается в том, что па­раметр, ставший нерегулируемым, сам известит об этом, а не при­дется ждать до тех пор, пока предусматриваемый в ходе управ­ления контроль установит данный факт. Однако это еще не все.

Успех регуляторов, или скрытых контроллеров (управляющих устройств), зависит от двух существенных особенностей. Первая из них - это непрерывное и автоматическое сравнивание некото­рых характеристик поведения системы с принятыми стандартами. Вторая - непрерывно и автоматически осуществляемая корректи­рующая обратная связь. 'Администрации наверняка известны обе особенности, и она старается их использовать.

Давайте познакомимся с системой управления производством, зависящей от загрузки машин. Это не совсем уж такая специаль­ная тема для разговора, как может показаться на первый взгляд. Дело состоит в том, что большое значение придается равномерному выпуску продукции заводом, поскольку наличие такого опыт; позволяет определить наиболее характерные особенности рабочей политики предприятия. Предложения, сделанные потребителям, бу­дут зависеть от мнений относительно цены исрока поставки, и фактически потребители решат, реализовывать все предложения в полном объеме или же нет. Изменение стоимости будет опреде­ляться, например, временем, выделяемым для выполнения на пред­приятии машинных работ. Удовлетворенность потребителя с точки зрения цены и сроков поставки также будет играть определенную роль. И так далее. Почему мы говорим о «мнениях»? Наверняка ли время и стоимость, отводимые на производство продукции, подда­ются объективному измерению и наверняка ли - даже если эти измерения иногда проводятся ошибочно - они представляют собой все же измерения, а не мнения? К сожалению, нет.

Вы можете вспомнить, как в гл. 2 мы обсуждали «разнообра­зие» системы, которая должна быть управляема. Мы пришли к то­му, что руководитель, следящий за ходом десяти процессов, дол­жен рассмотреть десять миллионов производственных планов. В действительности разнообразие любой системы управления производством, взятой из реальной жизни, гораздо больше, чтобы это д

опускало проведение детального объективного количественного анализа всех возможных состояний, которые могли бы иметь мес­то. Что можно сделать, даже на заводе, производственный цикл которого полностью отхронометрирован, так это сгруппировать возможности, усреднить полученные результаты в пределах таких групп и заполнить бланки «предположительными оценками». И да­же несмотря на то, что мы занимаемся исследованием этой способности предвидеть с привлечением числовых характеристик, ситуация незаметно изменяется. В соответствии с одним из ключевых законов кибернетики, который был также обсужден несколько ранее в данной работе, разнообразие форм существования управляющей системы должно быть по меньшей мере так же велико, как и разнообразие возникающих при управлении ситуаций, и это требование, вероятно, не может быть выполнено. Оно может встретиться в ситуации м

Рис. 42. Схема контура обратной связи в общем виде. Сигнал, получающийся на выходе блокаА, сравнивается с необходимым уровнем в точке Д; разностный сигнал Л подается на вход блока С, который воздействует на вход блокаА таким об­разом, чтобы выполнялось условие Л= О, что обеспечивает колебания выходного сигнала в за­данных пределах.

ассового производства, однако, если производственные возможности расширяется, его удовлетворение становит­ся все менее возможным. Для типичного действующего предприя­тия постановка задачи представляется не имеющей смысла.

Вот почему «управление путем исключения» фактически не вы­полняет своего обещания. Оно основывается на правильной идее, однако практически становится невозможным обнаружить, что же является на самом деле исключением до тех пор, пока не стано­вится слишком поздно. Если исключение все же обнаруживается после проведения длительного изучения, то результаты исследова­ния должны быть опубликованы, с тем чтобы избежать подобных повторений где-нибудь еще. Так, с трудом добытая информация оказывается не использованной.