1.3. Принципы управления сложными системами

Управление – выработка и осуществление целенаправленных управляющих воздействий объект (систему), что включает сбор, передачу и обработку необходимой информации, принятие и реализацию соответствующих решений. Часто этим термином управление называют само управляющее воздействие.

Структура и построение процессов управления имеют в организованных системах черты глубокого сходства. Это обусловлено тем, что процесс управления всегда представляет собой информационный процесс. Под информацией понимается наличие некоторых знаний, сведений или осведомленности о состоянии системы и внешней среды. Это содержательный или смысловой аспект информации (семантика информации).

Управление, как информационный процесс, включает следующие важнейшие этапы.

Первый этап – сбор и подготовка информации о состоянии управляемого объекта. Эти сведения об объекте могут быть представлены количественными значениями показателей, характеризующих систему. Это позволяет на следующем этапе использовать математические методы для обработки информации, облегчает ее кодирование и передачу.

Второй этап – переработка полученной информации с целью выработки необходимых решений. При этом необходимо знание поставленной цели (критерий цели или критерий эффективности). Такими целями при управлении производственной системой могут быть показатели наибольшей загрузки и использования оборудования, наименьшей продолжительности цикла изготовления, максимального использования ресурсов, сокращения производственных потерь и т.п. Это может быть комплексный показатель, например, минимум приведенных затрат при допустимых капитальных вложениях или максимум прибыли и рентабельности производства.

При обработке собранной информации решение может быть получено логическим или математическим способом; при этом исследуется, какие действия должны быть произведены с переменными, характеризующими в данный момент состояние системы, с тем чтобы получить необходимые конечные показатели. Совокупность логических и вычислительных действий для получения нужного решения называется алгоритмом управления.

Третий этап управления – выдача и доведение до исполнителей управляющих предписаний, команд или другой командной информации на основе полученных решений. Реализация команд производится людьми или машинами и не относится к процессу управления. Это исполнение – трудовой процесс, выполняемый людьми или машинами.

С кибернетических позиций управление - это выдача командной информации на основании решений, полученных путем переработки поступившей информации. В результате система, обладающая возможностью перехода из одного состояния во многие другие, направляется по наиболее целесообразному пути, обеспечивающему получение наилучших (оптимальных) результатов.

Одним из важнейших структурных свойств как живых, так и неживых систем является наличие в контуре управления обратной связи. Обратная связь сигнализирует о достигнутом результате при реализации управляющего воздействия. Упрощенная схема обратной связи представлена на рисунке.

Вход r

Выход с

m

Рис. 1. Схема управления с обратной связью

Входная величина r действует на управляемый процесс и в соответствии с передаточной функцией, характерной для данного объекта и определяющей соотношение между входными и выходными сигналами, превращается в выходную величину с. Эта величина с помощью канала обратной связи подается на вход, регулирует входную величину r и в виде управляющего сигнала m воздействует, но уже по новому, на объект.

Различают две формы обратной связи: отрицательную, которая уменьшает отклонение выходной величины от заданного значения, т.е. стремится установить и поддерживать некоторое устойчивое равновесие. Положительная обратная связь увеличивает расхождение и тем самым создает неустойчивое равновесие. Все машины с автоматическим регулированием работают на основе использования отрицательной обратной связи. Многие регуляторы в живых организмах также включают обратную связь. С кибернетической точки зрения обратная связь – процесс информационный.

Рассматривая процесс производства с материально-вещест-венной стороны, выходом считают готовую продукцию. Рассматривая же управление производством как информационный процесс под выходом, следует понимать не материальный поток выпускаемой продукции, а информацию о нем, измеренную величину, которая перерабатывается регулятором, сопоставляется с информацией о величине планового задания и при наличии рассогласования приводит к выработке управляющих сигналов, реализация которых должна ликвидировать отклонение. Простейший пример применения обратной связи на производстве является диспетчерское управление. Основой такого вида деятельности является реализация управляющего воздействия со стороны более высокой структуры системы на подчиненную ей структуру. В связи с этим возникает иерархия управления.