Системы управления

Тема 3. Системы управления

3.1. Определение понятия  «система»

 
   Управление представляет элемент  или функцию всех организованных  систем.  Оно необходимо организованным системам, чтобы, во-первых, сохранить свою организованность и, во-вторых,  чтобы выполнять присущие  им функции. 
   Поэтому в организованных системах решаются два типа задач управления: 
   - задачи управления внутренней организацией системы и 
   - задачи управления ее функционированием. 
   Для решения этих задач система должна располагать соответствующими органами, ответственными как за управление ее функционированием, так и за поддержание системы в устойчивом, работоспособном состоянии. 
   Таким образом, управление может осуществляться только в том случае, если существует реально действующая система, являющаяся органичной частью организации, которую называют системой управления. 
   В общем виде систему управления можно представить состоящей из двух подсистем: 
   - управляющей (субъекта или органа управления) и 
   - управляемой (объекта управления), 
которые связаны между собой информационными потоками. 
   Противоречие между субъектом и объектом является движущим началом  управления и составляет его сущность. 
  Система управления – это совокупность управляемого объекта и органа управления, действие которого направлено на поддержание или улучшение работы объекта, это система, в которой реализуются функции управления. 
  Задача управления состоит в преобразовании внешнего воздействия на объект управления в управляющее воздействие таким образом, чтобы на выходе объекта управления было некоторое желаемое состояние.

 
   Входные элементы в управляемых  системах делятся на 2 группы: 
  - управляющие воздействия – это сигнал, поступающий на вход объекта управления от органа управления или регулятора и влияющий на выходную (регулируемую) величину объекта управления. Управляющие воздействия можно менять для получения желательного выхода (технические, организационные, экономические решения, представленные в виде приказов, нормативов и т.д.); 
  - возмущающие воздействия – воздействия на систему, мешающие ее нормальному функционированию (стихийные бедствия, аварийная ситуация, внезапные требования поставщиков или потребителей и т.д.). 
   Контур управления – это замкнутая цепь элементов системы управления. В контуре управления каждый элемент системы воздействует на следующий и получает, в свою очередь, воздействие от предыдущего. Система управления  может содержать один или несколько контуров управления.

3.2. Виды систем управления

 
   В зависимости от направленности  информационных потоков, на основе  которых формируются управляющие  воздействия, различают  следующие виды систем управления. 
   
  1. Системы, в которых для управляющих воздействий используют только информацию о входе (или возмущениях), называют разомкнутыми системами управления.

 
  Пример: управление теплоснабжением  города, централизованное распределение  ресурсов между объектами. 
Для управления с помощью разомкнутой системы необходимо точное измерение внешних возмущений и точное значение характеристик объекта   управления. Управление по разомкнутому циклу компенсирует только те возмущения, которые измерены управляющим устройством. 
   Преимущества:  
   - быстродействие; 
   - простота реализации управления. 
   Недостатки: 
   - орган управления не в состоянии реагировать на помехи и изменения, которые могут возникать в процессе преобразования входа в выход; 
  - невозможно компенсировать ошибки управления, связанные с неточным измерением внешних возмущений и неточным знанием характеристик объекта управления; 
  - необходимость подробнейшей информации о всех объектах управления, что требует значительных временных и материальных затрат для сбора и обработки подробной информации о хозяйственной деятельности предприятия. Это значительно ограничивает возможности  этой системы для управления экономическими  объектами. 
   Разомкнутая система управления может применяться в простых детерминированных системах, когда с абсолютной достоверностью известны все последствия любых решений. 
 
   2. Система управления с обратной связью 
Система, в которой для формирования управляющих воздействий используется информация о значении управляемых величин, называется замкнутой системой управления (или системой управления по отклонению, или системой управления с обратной связью).

 
  Например, контроль качества 
  Орган управления вырабатывает воздействие, исходя из величины отклонения действительного состояния выхода от заданного уровня. Наличие обратной связи в цепи управления дает возможность устранить даже те воздействия, природа которых неизвестна, либо которые трудно заранее предусмотреть. Регулятор с обратной связью реагирует как на изменение состояния входа объекта управления, так и на изменение внутренней структуры этого объекта. 
  Только при наличии обратной связи в цепи управления можно управлять сложными вероятностными системами. 
Преимущество: возможно обеспечить достижение цели  управления в условиях, когда возмущающих воздействий много и не все они могут быть измерены. 
Недостатки: 
  - система успешно работает в условиях относительно небольших отклонений; 
  - значительные отклонения требуют от органа управления специального анализа возникшей ситуации. 
 
   3.    Комбинированная система управления 
  - использует одновременно принцип управления по отклонения и принцип управления по возмущениям. Эта система совмещает преимущества разомкнутых и замкнутых систем.

3.3. Система управления  на предприятии

 
В общем виде система управления на предприятии представлена в табл.2

Таблица 2

 
   На всех уровнях управления  на предприятии, кроме самого  нижнего, отношения между управляющей  и управляемой подсистемами –  это отношения между людьми. На  рабочем месте осуществляется  другой вид управления – управление  средствами труда. Систему «человек-машина»  называют элементарным экономическим  объектом.

3.4. Обратная связь  в управлении самоорганизующихся  систем

 
  Механизм управления для самоорганизующихся  систем отличается наличием двух  контуров обратных связей.  
В первом контуре оперативная информация обеспечивает устойчивость системы. Во втором контуре осуществляется целенаправленный отбор информации, на основе которой происходит зарождение новых структур. Именно накопление информации является основой развития систем.

Рмс. 4 

3.5. Характеристика обратной  связи

 
   Обратная связь представляет  воздействие результатов функционирования  какой-либо системы (объекта) на  характер этого функционирования. 
   Воздействие может проявляться двояко: 
   - усилить результаты функционирования, т.е. влиять положительно; 
   - ослабить, т.е. быть отрицательным. 
   Положительная обратная связь увеличивает рассогласование в системе. Она используется, например, в радиотехнике. В экономике положительная обратная связь проявляется через направление части увеличивающейся прибыли в качестве капитальных вложений на расширение производства и, как следствие, снова на увеличение прибыли. Положительная обратная связь – это такая связь, когда функция управляющего механизма заключается в усилении измеренного согласования. Положительная обратная связь обычно приводит к неустойчивой работе 
   Термин «отрицательная обратная связь» объясняется тем, что рассогласование между заданным и действительным значениями выходов является положительным, в то время как действие обратной связи имеет противоположный знак. Отрицательная обратная связь уменьшает рассогласование в системе и содействует стабилизации результатов.

Таблица 3

Характеристика  обратной связи 

3.6. Закон необходимого  разнообразия

 
   Разнообразие (в кибернетике  и общей теории систем) – количественная  характеристика сложности системы.  Термин «разнообразие» в применении  к множеству различимых элементов  употребляется: 
   - как число различных элементов 
   - как логарифм этого числа по основанию 2. 
   Разнообразие управляемой системы – это множество ее состояний, возможных как результат влияния внешней среды, так и действия внутренних причин. Задача управляющей системы состоит в уменьшении разнообразия управляемой системы за счет определения всех возможных состояний системы, выбора наиболее оптимального по отношению к цели управления и приведения системы к этому оптимальному состоянию.  
  Закон необходимого разнообразия, который сформулировал Эшби, устанавливает, что разнообразие управляющей системы должно быть не меньше разнообразия управляемого объекта. Из закона следует. Что органы управления сложными объектами должны быть тоже сложными. Невозможно создать простые системы управления сложными объектами. 
  При управлении сложными экономическими системами выделяются подсистемы управления, каждая из которых решает свою задачу в условиях определенной самостоятельности на небольших участках. 
   Справляться с большим разнообразием экономических систем позволяет, прежде всего, внедрение современных информационных систем и автоматизированных систем управления.

3.7. Цикл управления.

 
   Управление в общем виде  рассматривается как непрерывный  процесс. Управленческий цикл  – это определенная последовательность  выполнения и повторяемость одних  и тех же видов работ по  управлению каким-либо объектом. 
Выделяются следующие крупные технологические стадии управленческого труда:

 
   Определение целей может осуществляться  в форме прогнозирования, планирования, выработки основных направлений  развития. 
   Подготовка и принятие решений в процессе управления производством является основной, наиболее ответственной  функцией руководителей. 
   При организации реализации решений необходимо доведение его до исполнителей, обеспечение устойчивых взаимосвязей между управляющей и управляемой подсистемами и создание необходимых условий для выполнения принятого решения. 
   Контроль завершает весь процесс и его задача состоит в том, чтобы выявить фактическое состояние дела, сопоставить его с намеченными целями и оценить возникшую ситуацию.