Файл: Ливенцев В.В. Кибернетика горных предприятий (основные положения) учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 02.08.2024
Просмотров: 42
Скачиваний: 0
Министерство высшего и среднего специального образования СССР
МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОРНЫЙ ИНСТИТУТ
В. В. ЛИВЕНЦЕВ
Одобрено |
|
Ученым советом |
|
в качестве учебного |
пособия |
КИБЕРНЕТИКА ГОРНЫХ ^ ПРЕДПРИЯТИЙ
(основные положения)
МОСКВА - ШП
4503
|
|
|
|
А Н Н О Т А Ц И Я |
|
|
|
|
|||
Данное |
учебное |
пособие |
является |
первым |
выпуском, |
серии |
посо |
||||
бий по |
дисциплине |
|
«Кибернетика горных |
предприятий», |
которая |
чи |
|||||
тается в Московском |
горном |
институте |
студентам |
|
специализации |
||||||
«Организация |
и |
управление |
горными |
предприятиями» |
в |
8 и 9-м се |
|||||
местрах |
(IV |
и V |
курсы). |
|
|
|
|
|
|
|
|
В книге |
даются |
общие |
сведения |
о |
кибернетике, |
освещаются |
ее |
||||
основные |
принципы |
и научные методы |
в |
свете |
их использования |
для |
|||||
решения |
проблем |
управления |
в горной |
|
промышленности. |
|
|
П Р Е Д И С Л О В ИЕ
Современные шахты, карьеры и рудники представляют вы сокомеханизированные предприятия, на которых добыча по лезных ископаемых зачастую ведется на больших глубинах и в сложных горно-геологических и климатических условиях. Успешная работа таких горных предприятий во многом сейчас зависит от правильной организации производственных процес сов и эффективного управления.
Реальную помощь в разрешении проблемы совершенство вания управления на горных предприятиях может оказать ки бернетика, которая представляет собой науку об оптимальном управлении сложными динамическими системами и процес сами.
В настоящее время имеется значительное количество работ по вопросам применения основных положений кибернетики в горном деле, ведутся широкие исследования по кибернетиза ции шахт, карьеров и рудников. Все это с настоятельной необ ходимостью требует систематизации и обобщения имеющегося опыта по использованию методологических, математических и технических аспектов применения кибернетики в горной про мышленности. Естественно, что создание учебного пособия по данному вопросу для студентов горных вузов и факультетов явилось бы весьма желательным.
Будущие горные инженеры должны хорошо знать научные основы управления производством на горных предприятиях, чтобы успешно руководить ведением горных работ на пред приятии.
С этой целью написано настоящее учебное пособие «Кибер нетика горных предприятий», которое в первую очередь пред назначено для студентов специализации «Организация и уп равление горными предприятиями», а также может быть по лезно студентам других горных специальностей и специали заций,
3
Учебное пособие «(Кибернетика горных предприятий» пуб ликуется в виде отдельных выпусков. Настоящий выпуск осве щает основные положения кибернетики горных предприятий.
Автор будет весьма благодарен за отзывы, которые следует направлять по адресу: Москва, М-49, Ленинский проспект, 6, Московский ордена Трудового Красного Знамени горный ин ститут.
В В Е Д Е Н И Ё |
|
|
|
§ 1. Краткие сведения о кибернетике |
|
||
Кибернетика — наука, которая |
изучает общие |
принципы |
|
управления сложными динамическими |
системами. |
|
|
Она родилась в результате |
достижений разнообразных |
областей знаний: математики, биологии, ряда технических и гуманитарных наук.
Термин «кибернетика» происходит от сочетания слов грече ского происхождения «кибер» («гипер») — сверх, над и «наутес» — моряк. «Кибернаутес» — это «сверхморяк», старший над моряками, т. е. кормчий.
Впервые слово «кибернетика» употребил древнегреческий философ Платон (427—347 гг. до н. э.) для обозначения управ ления кораблем, а в переносном смысле, как искусство управ ления людьми. Французский физик и философ Ампер (1775— 1836) называл кибернетику наукой управления людьми, кото рая «обеспечивает гражданам возможность наслаждаться ми ром». Английский физик Максвелл (1831—1879) термином «кибернетика» определял «изучение механизмов с обратной связью».
В 1948 г. американский математик Н. Винер (1895—1964) опубликовал книгу под названием «Кибернетика, или управле ние и связь в животном и машине» (5]. Заслуга Н. Винера со стояла в том, что он первый сумел почувствовать и понять, что благодаря успехам целого ряда научных дисциплин (физио логии, теории информации, теории автоматов и др.), а также благодаря успехам вычислительной техники и автоматики воз ник общий круг задач.
Этот общий круг задач характеризуется сходством струк турных схем управляющих систем и аналогичным назначением отдельных элементов систем, несмотря на различия в их мате риальной природе. Кроме того, при математическом модели ровании систем управления в различных отраслях знания и народного хозяйства становилось очевидным, что наиболее важные количественные соотношения в системах управления не зависят от их материальной природы и являются общими для всех систем, в которых имеют место процессы управления.
Большой вклад в развитие кибернетики в нашей стране внесли такие ученые, как А. И. Берг, А. Н. Колмогоров,
5
À. A. Харкевич, В. M . Глушков, A. A. Ляпунов, H. E. Кобринский, В. В. Солодовников, А. А. Фельдбаум, В. А. Трапезников и др. Из зарубежных ученых наиболее известными являются К. Шеннон, Дж. фон Нейман, А. М. Тьюринг, У. Р. Эшби и др.
Кибернетика изучает сложные динамические процессы, яв ления и системы, позволяющие осуществлять управление эти ми процессами. Кибернетика занимается общими закономер ностями процессов управления с тем, чтобы выработать эф фективные методы управления и разработать наилучшие прин ципы построения управляющих систем.
В настоящее время существуют несколько определений ки
бернетики как науки. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Кибернетика |
— это учение |
о способах |
восприятия, |
хране |
||||
ния, переработки |
и |
использования |
информации |
в |
машинах, |
|||
живых организмах и |
их объединениях |
|
(акад. |
А. Н. Колмо |
||||
горов [7]). |
|
|
|
|
|
|
|
|
Кибернетика |
—• это |
наука |
об оптимальном |
управлении |
||||
сложными динамическими |
системами |
(акад. А. И. Берг [2]). |
||||||
Кибернетика позволила по-новому взглянуть на хорошо из |
||||||||
вестное и достаточно |
изученное. Впервые |
рассмотрению под |
верглись не свойства материальных объектов, не характер яв лений природы и не те или иные стороны отношения людей, а механизмы управления, действующие в этих объектах, явле ниях и отношениях.
Кибернетику обычно делят на три основные части: теоре
тическую, техническую и прикладную. |
|
||
Теоретическая |
кибернетика |
изучает |
теоретические пробле |
мы, связанные с общим математическим |
описанием процессов |
||
управления. |
|
|
|
Техническая |
кибернетика |
разрабатывает технические во |
просы построения управляющих систем и их элементов. К тех
нической кибернетике относится, |
например, |
проектирование |
||
быстродействующих электронных |
вычислительных |
машин и |
||
других устройств автоматического управления. |
|
|
||
Прикладная |
кибернетика занимается вопросами |
приложе |
||
ния положений |
теоретической и технической |
кибернетики к |
различным областям человеческой деятельности.
Основными понятиями кибернетики являются система, ин формация и управление.
Системой называется совокупность взаимосвязанных эле ментов, объединенных общей целью функционирования.
Информацией называется мера определенности состояния системы.
Управлением называется воздействие на систему с целью ее перевода в новое состояние в соответствии с поставленной задачей.
Следует отметить, что методология кибернетики дает весь ма незначительные результаты, если мы имеем дело с относи-
б
тельно простыми явлениями, но оказываются эффективными при исследовании сложных объектов, и особенно, если постав лена цель исследовать именно эту сложность.
В условиях социалистического производства кибернетика имеет двоякое значение.
Она становится аппаратом строгого анализа и расчета, обеспечивающим желаемую эффективность, точность и надеж ность управления хозяйственными процессами.
Но помимо возможностей строгого анализа и расчета, ки бернетика формирует соответствующий образ мышления инже нера—кибернетический образ мышления, который проявляется в специфическом подходе к задачам производства и принятию решений. Этот способ кибернетического мышления важен да же независимо от результатов конкретных расчетов и анали зов, как важен математический или статистический способ мышления.
Крупный польский ученый О. Ланге пишет: «Тот, кто овла дел искусством кибернетического мышления, сможет даже без детального анализа и расчетов уловить проблемы, существен ные звенья в ситуации, связи элементов и направления прак тического решения, не замечаемые другими. Искусство кибер нетического мышления обогащает и углубляет интуицию, не обходимую в научно-экономических исследованиях и в прак тике руководства хозяйственными процессами» [8].
§ 2. Основные положения кибернетики горных предприятий как научного направления в горном деле
Специалистов горной промышленности интересует приме нение положений кибернетики к вопросам управления произ водством на горных предприятиях. Этими вопросами занимает
ся кибернетика горных предприятий. |
|
|
Кибернетика |
горных предприятий — это область |
приклад |
ной кибернетики, |
изучающая процессы управления |
производ |
ством в горной |
промышленности. |
|
Кибернетика торных .предприятий возникла на стыке ки бернетики и горных наук и в настоящее время находится на стадии становления.
Предметом горной кибернетики является управление гор ным производством. Ее содержание сводится к применению положений теоретической и технической кибернетики к управ лению производством с целью изыскания путей повышения эффективности этого управления, в том числе к построению си стем управления, обеспечивающих его максимальную эффек тивность.
Управление производством на горном предприятии состоит из сбора сведений об обстановке, ее оценке и выводов в свете поставленной задачи, производства расчетов, принятия реше-
7
ний и доведения их до исполнителей, контроля за действиями исполнителей и корректировки решений в связи с изменения ми обстановки.
Рассмотрим, как согласуются процессы управления произ водством на горном предприятии с положениями кибернетики.
Основные процессы управления связаны со сбором, перера боткой и передачей информации.
Следовательно, управление как информационный процесс можно представить в виде последовательного формирования трех групп информации:
1) информации состояния (данных об объектах управле ния и внешней среде) ;
2)логической информации, заложенной в алгоритмах об работки данных о состоянии объектов управления;
3)командной информации (управляющих воздействиях).
Данные обстановки в забоях, сообщения горных мастеров и сменных инженеров, системы контроля, технические возмож ности машин и механизмов, людских резервов и сведения о горно-геологических условиях, т. е. все данные, характеризую щие определенное текущее состояние горного предприятия как системы, составляют первую группу информации и вполне под ходят под определение понятия информации состояния.
Вторую группу информации составляют правила и алго ритмы, по которым она обрабатывается, избранная тактика, заложенная в правилах технической эксплуатации, правилах безопасности при ведении работ, направлениях технической политики, в производственном опыте руководителя, принимаю щего решения, и т. д.
Наконец, третью группу информации составляют те реше ния, которые принимает руководитель на основании анализа информации состояния. Эти решения, или команды, носят наз вание управляющих воздействий, или командной информации.
Таким образом, с точки зрения кибернетики управление производством на горных предприятиях можно определить как переработку информации состояния в командную инфор мацию в соответствии с алгоритмами управления.
Рассмотрим с точки зрения общих |
понятий |
кибернетики |
принципиальную схему управления горным предприятием. |
||
Управляющим органом является |
директор |
(начальник) |
предприятия и его аппарат; объектом управления — горное |
предприятие со штатом трудящихся, машинами и механизма
ми; внешней средой — месторождение |
полезного ископаемого |
и другие горно-геологические факторы |
обстановки, которые |
прямо менять мы не можем |
|
1 Мы можем оказывать на них лишь некоторое косвенное воздействие, например, изменяя природную газоносность горных пород путем искусст венной дегазации.
8