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

Так, например, линейные операторы удовлетворяют следующим двум условиям: А(сУ) = сАУ и A(У+А) =АУ+АА для всех зна­ чений У и А, принадлежащих определенному множеству, а также для любой постоянной с. Первое из этих условий означает, что преобразование А величины У (где с — постоянная) равнозначно преобразованию А величины У с последующим умножением ре­ зультата на величину с. Иными словами, постоянную с можно вынести за знак оператора.

Другое условие означает, что линейные операторы обладают свойством аддитивности, т. е. преобразование суммы величин У, X равно сумме того же преобразования величины У и вели­ чины X. Простейший линейный оператор — оператор пропор­ ционального преобразования, который преобразует состояние входа У в состояние выхода X посредством умножения состоя­ ния входа У на некоторое действительное число. Следовательно, X=cY, где с — постоянная (действительное число). Постоян­ ная с называется к о э ф ф и ц и е н т о м п р е о б р а з о в а н и я . Следует подчеркнуть, что оператор пропорционального преобра­

системе и регуляторе преобразований, операторы которых ли­ нейны. Предположим, что в регулируемой системе происходит преобразование X = SY, где оператор преобразования S является линейным.

Включая с помощью обратной связи регулятор, в котором происходит преобразование Ау=ДХ, где R также произвольный линейный оператор, получаем систему регулирования, в которой происходит следующее преобразование: A=S(y+Az/) =5 ( У+

+ЯХ). Поскольку операторы S и R линейны, то X=S(Y+RX) =

=S У+SRX, или X — SRX = S У, отсюда следует, что (1 —SR)X =

=SY, или Y = ( l — SR)~iSX.

Такова основная формула теории регулирования, и она верна для линейных операторов. Современная техника регулирования и управления чаще всего опирается на указанную формулу, которая справедлива при условии линейности операторов преоб­ разований, происходящих в регулируемой системе и регуляторе.

теория нелинейного регулирования, которая здесь не рассмат­ ривается.

Рассмотрим случай, когда некоторое состояние У характери­ зует общий вход двух систем с линейными операторами Ai и Аг, а результатом преобразования У являются два состояния выхода Xi и Х2, которые суммируются и сумму которых обозначим че­

190

А2 = А2У, откуда: A =X i +A2= (Ai + A2) У.

2.

в котором две системы соединены параллельно, равняется сумме операторов отдельных систем. Этот вывод распространяется на любое множество параллельно соединенных систем.

При п о с л е д о в а т е л ь н о й с в я з и (последовательном соединении) двух систем с линейными операторами Ai и А2

191

Таким образом, результирующий оператор рассматриваемой системы регулирования есть

Подходы, свойственные теории автоматического регулирова­ ния, могут быть с успехом использованы при регулировании экономических систем. Воспользуемся этой теорией для кибер­ нетическом интерпретации в ка­

сывает процесс формирования стоимости, видно, что в этом про­ цессе имеет место некоторая обратная связь, а сама формула представляет разновидность, которая для определенных условий вытекает из основной формулы теории автоматического регули­ рования, а именно для того случая, когда пропускная способ­ ность управляемой системы равна 1 (S = l).

Исходя из этого, рассматриваемый процесс можно представить в виде следующей системы управления (рис. 41).

Из системы, изображенной на рис. 41, следует, что живой труд W и величина овеществленного труда Ьс, поступающая по обратной связи, преобразуются в продукт X, причем это есть тождественное преобразование, свойственное процессу про­ стого воспроизводства. Таким образом, к регулируемой системе, которой в этом случае является производство стоимости, как бы подключен регулятор с пропорциональным регулятором Ьс. Его наличие объясняется тем, что часть стоимости продукта дол­ жна пойти на возмещение израсходованных средств производ­

193

Г л а в а 10

УПРАВЛЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВОМ

Любое производство можно рассматривать как систему, со­ стоящую из трех компонентов: ресурсов, процесса производства и продукции. В составе ресурсов можно выделить материальные, энергетические и трудовые ресурсы. Исходя из этого, система производства может быть представлена такой схемой (рис. 42).

Ресурсы

РИС. 42.

Схема процесса производства

Такое представление системы производства в литературе имеет ряд названий: трансформации ресурсов в продукцию, за­ траты — выпуск, ресурсы — продукция и т. п.

Производственный процесс может быть очень сложен. Его можно представить в форме сетевого графика, иногда очень сложной формы, так как в производстве могут использоваться разнообразные ресурсы, а результат может выражаться в самых разных продуктах. Тем не менее идея представления производ­ ства как системы, преобразующей ресурсы в продукт, не сложна и носит общий характер.

Под процессом производства, как это отмечалось ранее, мы будем понимать процесс технологического воздействия на пред­ мет труда, который состоит в выполнении работ определенного объема и вида в требуемые сроки и в определенной последова­ тельности. Исходя из этого представления, управление произ­ водством в самом общем плане определяет цель производства, которая выражается в составе, объеме и качестве производимой продукции, регулировании ресурсов в отношении темпов их ввода, состава, качества, стоимости и т. п., а также в регулиро­ вании технологического процесса, позволяющего при вводимых

194

ресурсах получить на выходе требуемый продукт. Отметим, что регулирование производства по заданной программе выпуска продукции, состоящее в регулировании ввода ресурсов, а также в выполнении необходимого объема работ, определяет содержа­ ние оперативного регулирования (управления). Поэтому система оперативного регулирования производства может быть представ­ лена схемой, изображенной на рис. 43.

Контролирующие и регулирующие органы должны обладать способностью обнаруживать широкий круг внутренних и внеш­ них помех, которые могут повлиять на результаты производ­ ственного процесса и быть в состоянии осуществлять нужные воздействия по устранению нежелательного влияния помех.

Регулирование производственного процесса

РИС. 43.

Система оперативного регулирования производства

Функция регулирования здесь состоит из двух частей: принятия решения о том, что надо делать на основании информации, и о ходе производства и выполнения принятого решения, кото­ рое, как уже отмечалось, может состоять в воздействии на вво­ димые ресурсы либо на ход выполнения технологических работ.

Итак, для того чтобы система производства действовала эф­ фективно, необходимо, чтобы эта система составляла единое целое, т. е. необходимо учитывать, что все части системы дол­ жны взаимодействовать в полном соответствии друг с другом. Все решения, принимаемые для системы, и все мероприятия в ней должны быть подчинены главной общей цели. Этой общей целью — производством продукции производственная система связана с внешним миром и воздействует на него. Поэтому для определения такой цели требуется информация гораздо боль­ шая, чем только о состоянии элементов производственной си­ стемы.

Производство как кибернетическая система. При рассмотре­ нии производственных систем необходимо иметь в виду их двой­ ственность, состоящую в том, что для произвольной материаль­ ной производственной системы (объекта) можно построить отображающую ее информационную систему и, наоборот, информационная система может быть реализована (воплощена)

195

только в определенной физической системе. Информационная система не равноценна отображаемому ею производственному объекту и не должна отождествляться с ним. Она представляет собой субъективный инструмент исследования. В противополож­ ность физическимсистемам в кибернетических системах иссле­ дуются только информационные связи, и систему здесь образуют информационные связи между ее элементами. Производство как кибернетическая система — это прежде всего информацион­ ная сеть взаимосвязанных элементов, по которой происходит

План Указанияит.п.

РИС. 44.

Модель производства как кибернетическая система

передача упорядоченной последовательности сообщений (сигна­ лов), образующих поток информации.

Информация, поступающая в кибернетическую систему, ис­ пользуется для целей управления, чтобы поддерживать пара­ метры управляемой системы в заданных пределах. Это свойство саморегулирования (гомеостазис) присуще и производственным системам. Производственные системы обмениваются информа­ цией с внешней средой. Поэтому такие системы обладают инфор­ мационными входами и выходами. Производство как киберне­ тическая система состоит из управляемой и управляющей систем, соединенных между собой каналами передачи информации и образующих вместе систему управления (рис. 44). На информационные входы управляющей системы воздействуют: план реализации продукции государству, указания вышестоя­ щих организаций и сведения, получаемые извне, а также про­ изводственная информация, поступающая от управляемой системы. Выходами управляющей системы являются планы ни­ зовым подсистемам и команды управления исполнительным ор­ ганам, а также отчетная информация и сведения, представляемые

196

вовне. Входы управляемой системы соединены с выходами ис­ полнительных органов, через которые осуществляются необхо­ димые воздействия, влияющие на функционирование этой си­ стемы. На входах управляемой системы снимаются также по­ казатели о материальных, трудовых, финансовых и других потоках.

В производственных системах механизм связи действует не только от выходов, но и от входов, а также от управляемой системы. В этом особенность производства как кибернетической системы. Так, управляющей системе передается информация

овыпуске продукции, поступающих материальных, финансовых

итрудовых ресурсах, а также о ходе выполнения технологиче­ ского процесса, об организационных и технических неполад­ ках и т. п.

Система производства имеет довольно сложную иерархиче­ скую структуру, в каждую производственную систему более вы­ сокого уровня входит несколько производственных систем более низкого уровня.

Структура управляемой системы. С точки зрения управления наиболее важным качественным признаком элементов управляе­ мой системы является степень их «подвижности», способности изменяться и подвергаться воздействиям. Поэтому в этой си­ стеме выделим основные фонды и оборотные фонды (материалы, предметы труда, готовую продукцию).

Основные фонды относительно неподвижны и, как правило, не подвергаются серьезным изменениям в процессе производ­ ства. Эта часть производственной системы отличается наиболь­ шей стабильностью как в пространстве и времени, так и с точки зрения приспособляемости к изменяющейся обстановке. Основ­ ные фонды относительно меньше поддаются управляющим воз­ действиям: возможна большая или меньшая степень их на­ грузки и использования, частичная замена и т. д. Иначе говоря, основные фонды имеют большую инерцию и изменять их до­

вольно сложно.

Оборотные фонды, напротив, наиболее подвижная часть про­ изводственной системы и вместе с людьми являются основными объектами оперативного управления производством. Они могут менять свое положение в пространстве и во времени, образуя динамический элемент производства.

Отметим, что особенностью сельскохозяйственного произ­ водства является наличие динамических свойств и у некоторых видов основных фондов. К ним относятся, например, машиннотракторный парк, автотранспорт и т. п., которые могут менять свое пространственное расположение и изменять характер своей работы во времени. Это обусловливает высокую управляемость данной частью основных фондов в сельском хозяйстве. Для этой отрасли характерна также и высокая управляемость технологи­ ческого процесса, который можно менять в зависимости от внеш­

197