Файл: Кравченко Р.Г. Основы кибернетики учеб. пособие.pdf

Р А З Д Е Л IV

УПРАВЛЕНИЕ

Г л а в а 8

ОСНОВЫ ТЕОРИИ УПРАВЛЕНИЯ

Сущность управления. Если некая система может нахо­ диться постоянно в одном каком-либо состоянии, то по отноше­ нию к ней не возникает необходимости в управлении. Хотя тео­ ретически таких систем нет, так как движение есть форма суще­ ствования материи, все же практически для определенного времени можно считать неменяющими свое состояние гранит­ ную глыбу, замерзший водоем, бетонированную дорогу, находя­ щиеся под нормальным снежным покровом озимые посевы, жи­ вые организмы, например бактерии с крайне ограниченными жизненными процессами, что позволяет им переносить неблаго­ приятные условия и сохранять жизнеспособность на многие годы. Известны случаи прорастания семян через сотни, тысячи лет.

Это становится возможным благодаря тому, что система принимает одно устойчивое состояние и не меняет его на протя­ жении рассматриваемого промежутка времени.

Если система может находиться уже в двух возможных со­ стояниях, тогда возникает необходимость определенным обра­ зом воздействовать на нее в целях перевода в одно из желаемых состояний. Так, телефонный аппарат, электрический звонок мо­ гут находиться во включенном или выключенном состоянии, и переход этих систем из одного состояния в другое является реализацией целенаправленного воздействия на них.

В распространенном понимании управление состоит в посто­ янном воздействии на динамическую систему, вызывающем в ней целенаправленные преобразования. В технических систе­ мах целенаправленное воздействие на объект управления пере­ дается с помощью изменения различных физических величин

(тока, напряжения, давления, силы). В экономических системах управляющее воздействие на объект управления может быть оказано с помощью изменения большого числа факторов: пред­ метов труда, средств труда, технологии процессов, рабочей силы, экономических, организационных, административных, мораль­ ных, политических, социальных. Всякий процесс управления подразумевает наличие объекта управления (трактор, лошадь, предприятие) и управляющей системы (рабочий, правление кол­ хоза). Совокупность объекта управления (управляемой си­ стемы) и управляющей системы представляет собой с ис т е му у п р а в л е н и я .

Желаемое изменение состояния системы достигается по­ средством определенных на нее воздействий, которые назовем у п р а в л я ю щ и м и в о з д е й с т в и я м и (сигналами управле­ ния). Последние содержат информацию о требуемых значениях управляющих воздействий. Переработка информации о внеш­ них воздействиях, состоянии объекта и целях управления управ­ ляющим органом по определенным правилам позволяет выра­ ботать управляющие воздействия. Совокупность правил, по ко­ торым информация о состоянии управляемой системы, внешней среды, программы управления преобразовывается для получе­ ния информации об управляющих воздействиях, называется а л г о р и т м о м у п р а в л е н и я .

Управление необходимо как для обеспечения требуемого функционирования системы, так и для направленного ее раз­ вития: для роста и развития живого организма в нужном на­ правлении, для обеспечения простого и расширенного воспро­ изводства предприятия, отрасли и т. п. Управление развитием состоит в разработке и реализации программы (плана) развития системы. Информация о развитии живых организмов заложена в наследственной информации, выраженной в виде определен­ ных структур макромолекул, входящих в состав клетки. План развития предприятия представляет собой документ, предусма­ тривающий определенные воздействия на элементы системы производства: предметы и орудия труда, трудовые ресурсы, ма­ териальные условия производства и т. п.— в целях их направ­ ленного изменения, которое обеспечит решение задач развития производства.

Таким образом, управление — это целенаправленное, прину­ дительное воздействие на объект, выбранное из множества воз­ можных воздействий на основании информации о состоянии внешней среды, объекта и программы управления, осуществляе­ мое в целях обеспечения необходимого его функционирования и развития.

На основе информации о фактическом и требуемом состоя­ нии системы орган управления по определенным правилам вырабатывает результативную информацию, которая содержит распоряжения (команды, сигналы) о необходимых воздействиях

146

на вход, с тем чтобы вывести выход системы в заданное со­ стояние.

Управляющее воздействие оказывается с помощью у п р а в ­ л я ю щ е й в е личины, т. е. всего того, что вызывает в системе положительные изменения, соответствующие дели управления. У п р а в л я е м о й в е л и ч и н о й называют такую величину, для поддержания которой на заданном уровне или для изме­ нения которой во времени по определенному закону действует система управления. Так, основными управляемыми величи­ нами в сельскохозяйственном производстве являются показа­ тели реализации продукции государству, отчисления в фонд развития предприятия, производительности труда, себестоимости продукции и др.

В связи с тем что на производственные системы воздей­ ствуют с помощью ряда управляющих величин и при этом управляют многими управляемыми величинами, в числе их вы­ деляют основные, воздействие на которые обеспечивает основ­ ной успех в управлении производством. Следует отметить, что не все управляющие величины, т. е. величины (факторы), ко­ торые воздействуют на производственную систему, являются управляемыми. Н е у п р а в л я е м ы м и в е л и ч и н а м и яв­ ляются такие, использование которых не может быть осуще­ ствлено управляющей системой (субъектом управления). К не­ управляемым величинам (факторам) относятся, например, по­ годные явления, климатические условия и т. п.

Необходимость управления обусловливается возмущающими воздействиями, которые выводят управляемую систему из за­ данного состояния. В о з м у щ а ю щ и м и в о з д е й с т в и я м и по отношению к производственным системам называются ко­ лебания материальных, трудовых, энергетических, финансовых потоков, а также экономических, организационных, моральных и других факторов производства, происходящих под влиянием как внутренних, так и внешних причин и вызывающих отклоне­ ние управляемых величин от заданного состояния. Так, на про­ изводственную систему внешние возмущающие воздействия могут оказывать система снабжения, стихийные бедствия, изме­ нения производственной программы извне. Внутренние возму­ щающие воздействия могут проявляться в организационных, технических, технологических неполадках производственного процесса, нарушениях трудовой дисциплины и т. п.

Надо отметить, что управление для большинства людей представляется процессом принуждения, осуществляемого тем или иным способом. Считается, например, что регулировщик уличного движения, используя метод принуждения, легализо­ ванный законодательством, осуществляет «управление» движе­ нием. На самом деле он пытается принять решение, не имея для этого часто достаточной информации ни о количестве «управ­ ляемых» им машин, ни о ценности и срочности груза и т. п.

Более совершенное управление мы встречаем в природе в так называемых гомеостатических системах. Г о м е о с т а т вопло­ щает в себе расширенное понятие системы управления, предна­ значенной для поддержания значения любой переменной в за­ данных пределах. В гомеостате управляемая переменная поддер­ живается на требуемом уровне механизмом саморегулирования. Самым существенным для биологических систем управления является то, что изменения управляемых величин в них не выхо­ дят за рамки допустимых физиологических пределов. Это зна­ чит, что управляемая величина всегда находится на требуемом среднем уровне и что в системе имеется компенсирующий ме­ ханизм, который возвращает эту величину к среднему значе­ нию, когда она начинает от него отклоняться. На примере го­ меостазиса раскрывается один из основных принципов регули­ рования кибернетических систем — принцип саморегулирования.

Управление — атрибут развития, поступательного процесса движения от простого к сложному. Управление должно обес­ печить устойчивость системы в ее развитии с учетом соответл ствующего взаимодействия с внешней средой. При этом необ­ ходимо исходить из того, что вряд ли могут быть разработаны такие критерии оценки поведения системы, которые бы исклю­ чали всякие противоречия в этом эволюционном процессе. Эко­ номическое управление должно быть таким, чтобы противоре­ чия, свойственные развитию отдельных экономических объектов, правильно разрешались с учетом интересов систем более высо­ кого порядка. Сущность управления, по определению академика Трапезникова, выражается в организации и реализации целена­ правленных воздействий. Оптимальным управлением, отмечает академик Берг, называется такой перевод системы в новое на­ значенное для нее состояние, при котором затрачивается либо наименьшее время и труд, либо наименьшее количество веще­ ства или энергии.

Наряду с этими общими определениями управления в зави­ симости от особенностей системы управление может отражать процесс, посредством которого система нормализуется и приво­ дится в состояние устойчивого равновесия, что имеет место, например, при управлении такими системами, как самолет, ко­ рабль, при их движении; процесс, направленный на уменьше­ ние неопределенности системы посредством перевода ее из ме­ нее в более устойчивое положение, что выражается в уменьше­ нии энтропии системы. Здесь управление выступает как способ поддержания системы в таком ее состоянии, которое обеспечи­ вает возможно высокую вероятность достижения заданной цели. Так, например, управление колхозом, совхозом направлено на такое обеспечение процесса развития производства, которое бы с высокой степенью вероятности гарантировало достижение со­ стояния производства, при котором обеспечивается выполнение всех плановых заданий при минимуме производственных затрат.

148

Чем меньше возможное число других состояний производства и чем меньше вероятность их наступления, тем меньше энтро­ пия производственной системы. Отметим, что если управление производством ведется на таком уровне, при котором вероят­ ность выполнения производственной программы равна единице, то энтропия такой системы равна нулю. Таким образом, опре­ деленность системы может являться числовой мерой уровня управления предприятием. Управление в этом смысле можно рассматривать как процесс, который из беспорядка создает по­ рядок, при этом постоянно повышает степень его.

Управляющее воздействие (сигнал управления) можно рас­ сматривать как оператор, который переводит элементы из одного состояния в другое. Если возмущающее воздействие на эконо­

ляется в условиях контроля системы по одному какому-либо фактору, например по выпуску или стоимости товарной продук­ ции, с л о ж н ы м — процесс, который осуществляется в усло­ виях контролирования нескольких показателей. Управление эко­ номическими объектами относится к сложному управлению, так как почти любое экономическое явление протекает под воздей­ ствием многочисленных факторов и может быть оценено целой системой показателей. Так, состояние производственной системы отражается с помощью сотен и тысяч показателей (годовой от­ чет колхоза содержит, например, свыше 2000 показателей). Из этого множества в процессе управления выделяются наиболее существенные, а выбор вариантов управления осуществляется с учетом существующей между ними количественной зависи­ мости, интуитивных соображений, объективных условий, степени риска и т. и. Принятие решения относится к главному этапу

впроцессе управления системой.

Сточки зрения проблем управления системы подразделяются на две разновидности: детерминированные и вероятностные.

Особенность д е т е р м и н и р о в а н н ы х систем состоит в том, что заранее можно установить, какое состояние приобретет си­ стема после данного исходного состояния, если последует опре­ деленный сигнал управления. Другими словами, поведение детерминированных систем, если они даже отличаются боль­ шой конструктивной сложностью, достаточно закономерно. Его можно предвидеть, уточняя каждый раз состояние системы, ко­ торое наступит вслед за предыдущим в результате осуществляе­ мого управляющего воздействия. Вследствие особенности этих

149