29

Міністерство Освіти України

КиЇвський Національний Університет

Будівництва і Архітектури

Лекції з курсу

<<Теорія управління>>

Розділ 1 <<ГОЛОВНІ ВИЗНАЧЕННЯ І ПОНЯТТЯ ТЕОРІЇ УПРАВЛІННЯ>>

Для студентів спеціальностей <<Інформаційні управляючі системи та технології>>(ІУСТ)

Та <<Інформаційні технології проектування>>(ІТЕП)

Затверджено

на засіданні кафедри

Систем автоматизованого

проектування та управління

Протокол № 12 від 22.02.99

Київ -1999

Лекції з курсу <<Теорія управління >> Розділ 1 <<ГОЛОВНІ ВИЗНАЧЕННЯ І ПОНЯТТЯ ТЕОРІЇ УПРАВЛІННЯ>> для студентів спеціальностей <<Інформаційні управляючі системи та технології >>(ІУСТ) та <<Інформаційні технології проектування >> (ІТЕП)/ Михайлов В.С., д.т.н., професор, академік Академії наук вищої школи, заслужений діяч науки і техніки України. – Київ: КНУБА, 1999. – 50 с.

Рецензент д.Т.Н., проф. Є.П. Григоровський

Управління – це процес приведення заданих об’єктів в такий стан, який відповідає цілям, що поставлені. При цьому об’єкт, яким треба управляти, має назву <<об’єкт управління>>.

Повсякденна діяльність людини – виробнича, суспільна, побутова, адміністративна – пов’язана з управлінням об’єктами різної природи і масштабу. Управляти можна транспортним засобом, металоріжучім верстатом, будівельним трестом, школою, предметом побуту і так далі. З вибраних прикладів бачимо, що поняття <<управління >>

надзвичайно широке та різноманітне.

Дійсно, задача управління, наприклад, домашнім пилососом істотно відрізняється від задачі управління кораблем у морі, а управління домашнім господарством неможливо порівняти з управлінням, наприклад, будівельним трестом. Не зважаючи на це, будь-яке управління має спільні риси, до яких відносяться наявність інформації про задачі управління – ціль управління; наявність інформації про результати управління, тобто про реакцію об’єкта управління на управляючі дії; аналіз стану об’єкта та ступінню його наближення до потрібного стану; вироблення необхідних керуючих рішень, та їх реалізація.

Наука про загальні закономірності процесів управління складає суть теорії управління.

Теорія управління тісно пов’язана з поняттям <<кібернетика>> - наукою про управління, зв’язку та переробки інформації. Саме теоретична (загальна) кібернетика розглядає питання управління абстрактно, безвідносно до реальної фізичної природи об’єктів управління., знаходить загальні методи підходу до визначення систем, які істотно відрізняються за своєю природою: технічних, біологічних, соціальних, тощо. Задачі управління та відповідні їм засоби рішення з’явились разом з появою цивілізації. Є підстави вважати, що термін <<кібернетика >> як управління в загальному розумінні застосував древньогрецький філософ Платон (428-348 р. Р. До н. е.). дійсно слово kibernetike перекладається як <<мистецтво управління>>.

Довгий час теорія та практика управління розвивалася під впливом необхідності вирішення задач управління технічними об’єктами. Ці задачі стали досить актуальними після перших промислових регуляторів І. Ползунова (1765 р.) та ДЖ. Ватта (1784 р.). подальший розвиток техніки призвів до появи одного з напрямів теорії управління – теорій автоматичного управління (регулювання).

В другій половині XIX століття з’явився ряд великих наукових праць з теорії автоматичного регулювання, що не втратили свого значення й досі. До таких робіт слід віднести статтю академіка Чебишева П. Л. <<О центробежном уравнителе>> (1871 р.). Основи сучасної лінійної теорії автоматичного регулювання були закладені в трудах значного російського вченого И. А. Вишнеградського <<О регуляторах прямого действия>> (1876 р.) та ін. Важливою заслугою И.А. Вишнеградського постає правильна постанова проблеми управління машинною системою, при якій об’єкти управління – машина і регулятор розглядаються як єдина динамічна система. Він розробив ефективні методи аналізу усталеності системи регулювання, що дозволяють простежити вплив на усталеність різноманітних конструктивних параметрів системи регулювання.

Наприкінці XIX і початку XX сторіччя одержують значний розвиток багато галузей промисловості, транспортую систем зв’язку. Появляються більш складні системи автоматики, що зажадало подальшого розвитку теорії автоматичного управління. Цей період відзначений видатними роботами російського вченого А.М. Ляпунова (1857-1918 р. ) в області усталеності динамічних систем. Великий вплив на розвиток теорії управління зробили також роботи И.Е. Жуковського (1847-1921 р.), серед яких слід зазначити його працю <<Теория регулирования хода машин>>, опублікований у 1909 р.

У перші роки Радянської влади одним із перших наукових праць по теорії автоматичного управління стала робота И.Н. Вознесенського (1887-1946 р.) <<О регуляторах непрямого действия>>. Згодом член – кореспондент АН СРСР И.Н.Вознесенський став засновником однієї зі шкіл по теорії автоматичного управління.

В роки перших п’ятирічок наша країна переживала бурхливий промисловий розвиток. У цей період створювалися нові і переводилися на сучасну базу старі галузі промисловості, що вимагало інтенсивного розвитку теорії управління. З теоретичних робіт цього періоду помітну роль зіграла опублікована в 1938 р. Робота А.В. Михайлова <<Метод гармонического анализа в теории регулирования>>, що поклала початок широкому застосуванню частотних методів дослідження систем автоматичного управління.

У період Великої Вітчизняної війни усі зусилля радянських учених і інженерів були направлені на створення систем озброєння і систем, що забезпечують випуск озброєння. Високий рівень автоматики й автоматизації виробничих процесів значною мірою сприяв подоланню ворога.

Велику роль теорія і практика автоматичного управління зіграла у справі відбудови народного господарства в повоєнний період. Було розроблено і впроваджено в практику управління безліч нових елементів, таких як електромашинні і магнітні підсилювачі, різноманітні електронні, механічні, гідравлічні, пневматичні й інші пристрої. Починаючи з 50-х років у практику управління усе ширше стали впроваджуватися електронно-обчислювальні машини (ЕОМ), спочатку аналогові, а потім – цифрові, що підняло управління на новий, якісний рівень.

На розвиток теорії управління в повоєнний період суттєвий вплив зробили роботи Н. Винера і К. Шеннона, що зіграли важливу роль у формуванні кібернетики як науки, що стосується усієї системи людських знань.

Наприкінці 50-х і початку 60-х років починається новий етап розвитку продуктивних сил, що одержав назву науково-технічної революції (НТР). Її можна визначити як корінне, якісне перетворення продуктивних сил на основі перетворення науки в провідний чинник розвитку суспільного виробництва. Найважливішими передумовами виникнення НТР явилися розв’язання проблеми розщеплення атомного ядра і створення джерел атомної енергії; створення ЕОМ; значні успіхи радіоелектроніки, кібернетики, космічної техніки.

НТР змінила увесь образ суспільного виробництва, умови, характер і зміст праці, структуру продуктивних сил, галузеву і професійну структуру суспільства. Вона зробила і продовжує надавати величезний вплив на всі сторони діяльності людини – виробництво, побут, культуру, психологію, взаємодію з природою. Величезні, принципові зміни внесла НТР у теорію і практику управління суспільним виробництвом, що зажадало принципово нових методів і засобів управління.

Серед головних факторів, що обумовили корінні зміни в проблемах управління, відзначимо стрімке зростання номенклатури промислових виробів і технології їх виробництва, а також часту змінюваність виробів. Характерно, що моральне старіння виробів тепер настає значно раніш їхнього фізичного зносу, що потребує істотної перебудови технології, зменшення строків розробки і впровадження промислових виробів. Поряд із відзначеними факторами, на всі сторони суспільного виробництва значно впливає скорочення сировинних ресурсів, загострилися проблеми охорони навколишнього середовища. Все це істотно ускладнило проблеми управління народним господарством.

Великі масштаби виробництва зажадали переробки величезних обсягів інформації, залучаючи в сферу управління великі маси людей. Інформаційний вибух змусив докорінно змінити методи і засоби управління як в економічних, так і в технічних системах. Виникнув і став бурно розвиватися навий напрям теорій управління – управління більшими (складними) системами. Теоретичною основою цього управління стали економіко-математичні методи, а технічною – електронно-обчислювальні машини. З’явилися людино-машинні системи – автоматизовані системи управління (АСУ), автоматизовані системи управління технологічними процесами (АСУТП), системи автоматизованого проектування(САПР). Головними теоретичними методами рішення задач управління в складних системах стали методи математичного програмування, реалізовані за допомогою ЕОМ. Таким чином, ЕОМ стала не тільки одним із головних елементів систем управління, але і засобом рішення задач управління.

Розвиток складних (великих) систем обумовив навальний розвиток і широке впровадження в практику одного з найважливіших напрямків сучасної теорії управління – економіко-математичних методів, що використовують математичні засоби для опису економічних об’єктів і процесів. Початок цьому напрямку було покладене роботами радянського математика й економіста, академіка АН СРСР Л.В. Канторовича. У 1939-40 р. Л.В. Конторович поклав початок лінійному програмуванню – теорії і методам рішення екстремальних задач з обмеженнями. Його наукова праця <<Математические методы организации и планирования производства>> зіграла важливу роль у створені теорії оптимального управління народним господарством. Оптимальне управління забезпечує найкраще (оптимальне) із деякої точки зору функціонування керованого об’єкта, істотно підвищуючи техніко-економічні показники систем управління.

Величезний вплив на розвиток теорії оптимального управління зробили роботи академіка АН СРСР Л.С. Понтрягина і його співробітників В.Г. Болтянського, Р.В. Гамкрелидзе, Е.Ф. Мищенко. Сформульований ними принцип максимуму Портрягіна відомий в усьому світі і широко використовується в теорії оптимальних процесів. Головні результати теорії оптимального управління містяться в монографії зазначених авторів <<Математическая теория оптимальных процессов>> (1961 р.), що одержала світову відомість.

Розвитку теорії оптимального управління в значній мірі сприяли ідея методу динамічного програмування, основи якої розроблені американським ученим Р. Беллманом та його співробітниками.

Важливо ширше досліджувати проблеми теорії автоматизації виробництва, ширше впроваджувати гнучкі переналагоджувані виробництва та системи автоматизованого проектування, автоматичні лінії, машини і обладнання з вбудованими засобами мікропроцесорної техніки, багатоопераційні верстати з числовим програмним управлінням.

Прискорення соціально-економічного розвитку країни потребує докорінного технічного переозброєння виробництва на базі сучасних засобів автоматизації, перш за все електроніки та обчислювальної техніки, робото-технічних та роторно-конвеєрних комплексів.

Теорія управління може і повинна внести помітний вклад в реалізацію стратегічного курсу на прискорення соціально-економічного розвитку незалежної України.

Лекція 1. ОБ’ЄКТИ І ПРОЦЕСИ УПРАВЛІННЯ. ВИДИ УПРАВЛІННЯ