Е Автоматическая система противопожарной и охранной сигнализации

Выход: Вход

уровень бензина ––> состояние отверстия:

температура ––> условие горения угля

положение биметаллической пластинки ––> температура регулятора

угол отклонения грузиков от оси ––> положение заслонки

регулирующей поступление пара в паровой двигатель

Такие связи в теории управления принято называть обратными. Связи в примерах А – С обладают еще одним замечательным свойством: изменение показателей системы на выходе приводит к изменению состояния на входе системы, ведущему к прямопротивоположному воздействию на показатели системы на выходе. Будем такие связи называть отрицательными. Таким образом, примеры А – С иллюстрируют управление по принципу обратных связей.

Устройства, регулирующие состояния некоторых систем или значения ряда их параметров, функционирующие без участия человека, будем далее называть автоматами или автоматическими регуляторами (не путать с конечными автоматами из курса «моделирования систем»). Если управление производит непосредственно человек, то этот способ управления естественно называть ручным управлением. Если при управлении человек ряд своих функций реализует с помощью каких либо механизмов то такой способ далее будем называть автоматизированным.

D Банкомат.

Если мы рассмотрим функционирование другого автоматического устройства — банкомата, то мы обнаружим совершенно другой принцип управления. Действительно, после включения (инициализации) банкомата, выполняется заданная последовательность действий:

1. банкомат запрашивает PIN код клиента

2. банкомат проверяет PIN код клиента (иногда говорят - авторизует клиента)

3. банкомат запрашивает сумма, требуемая клиентом

4. банкомат проверяет состояние счета клиента

5. если состояние счета допускает выдачу запрашиваемой суммы, то подсчитывается эта сумма денег

6. выдается эта сумма клиенту

7. состояние счета уменьшается на выданную сумму денег

8. банкомат выключается

Примерами систем, управляемых подобным способом, могут служить автопилот самолета или морского судна. Устройство, реализующее принцип программного управления, будем также называть ЗПУ – задатчиком программного управления.

Весьма показательным примером системы, управляемым аналогичным способом, служит автоматическая система противопожарной и охранной сигнализации.

В отличие от банкомата, эта система должна всегда находиться в рабочем (ждущем, следящем) состоянии и реагировать на возникновение огня или источника дыма, а также на нарушение охраняемого периметра или пространства. В связи с этим, система должна распознать эти объекты или события. Нарушение периметра или пространства, появление огня или дыма будем далее называть «событием», и управление подобными системами будем называть «событийным управлением». В этом случае имеет смысл говорить о форме реализации управления.

Предыдущий пример аналогичен тому, с чем мы сталкиваемся, постоянно работая на компьютере, которым управляет операционная система Windows. Мы наводим курсор на значок нужного нам приложения или файла и кликаем нужной нам кнопкой. Далее операционная система уже знает, что ей дальше делать без указаний пользователя — загружать файл или выполнять приложение.

Управление, реализованное в банкомате, будем далее называть «программным». В этом случае система управления выполняет некоторую фиксированную последовательность действий — программу. Такой принцип управления восходит к старым механическим музыкальным аппаратам, которые вы видели в кинофильмах.

Если быть до конца точным, то следует заметить, хотя программный принцип управления иногда называют еще и «процессорным», компьютер управляется все–же не совсем по программному принципу. Действительно, сначала должно произойти событие: нажатие на клавишу, кнопку мыши, и т.д., потом его идентификация – распознавание и лишь потом выполнится некоторая фиксированная последовательность действий. Событийное управление есть суперпозиция принципа управления по обратной связи и принципа программного управления. И рассматривать его как отдельный принцип, вообще-то говоря, незачем.

II. Человек как «биологический автомат»

Если внимательно посмотреть на жизнь человека с позиции теории управления, то увидим, что организм человек имеет большое число уровней управления, каждый из которых обладает своей спецификой, а именно: решает свои управленческие задачи.

Уровень 1. Сознание — управляет человеком в непривычной для него обстановке, т.е. решает интеллектуальные задачи.

Уровень 2. Подсознание — управляет человеком в уже известных, ранее часто встречающихся ситуациях.

Вот здесь организм человека ведет себя как автомат. Подсознание разгружает сознание от рутинных операций, как–то: ходьба, бег, психомоторные рефлексы, навыки — приобретенные рефлексы.

Уровень 3. Нервно – соматический уровень — обеспечивает безусловно рефлекторную деятельность: дыхание, глотание, мигание, кашель и т.д.

Эти рефлексы жестко передаются по наследству, то есть отражают опыт предыдущих поколений. Что ни в коем случае не означает, что, если в роду все умели играть на скрипке, то это умение будет предаваться по наследству. Вот если в результате мутации или благоприятном смешении генов (последние только для одного организма) появится гипотетическая предрасположенность к обучению игры на скрипке (музыкальных слух, идеальная координация рук и т.д.), то при тех же затратах на обучение, человек будет достигать большего мастерства и результатов. Если же такие люди будут передавать этот ген — результат мутации по наследству, тогда образуется популяция людей, предрасположенных к игре на скрипке. Этих людей будет проще обучать игре на скрипке — только и всего.

Уровень 4. Вегетативная нервная система — часть нервной системы, регулирующая деятельность органов кровообращения, дыхания и т.п. Играет ведущую роль в поддержании постоянства внутренней среды организма — гомеостазиса.

Уровень 5. Гормональный уровень. Гормон — специальное сигнальное вещество, вырабатываемое железами внутренней секреции, разносится током крови по организму и целенаправленно воздействует на него в целом. Регулирующее воздействие гормонов во всей совокупности на организм человека называется гормональной регуляцией.

Уровень 6. Ферментативный или клеточный уровень. Ферменты — специфические белки, играющие роль биологических катализаторов. Главная их особенность — способность к направленному и регулирующему действию. Биосинтез ферментов находится под контролем генов. Известны более 2000 различных ферментов, классифицируемых на 6 классов:

Оксидоредуктазы

Трансферазы

Гидролазы

Лиазы

Изомеразы

Лигазы

Объект управления шестого уровня это клетка, ее взаимодействие с организмом в целом.

Таким образом, организм человека представляет собой пример «иерархической управляемой системы». Цель существования человека как биологического организма прописана в Библии, Коране — «Плодитесь и размножайтесь!». Я бы добавил, и «поддерживайте гомеостаз», как основу функционирования организма в целом.

Как заставить человека продемонстрировать свойства своей системы управления на том или ином уровне? Конечно, эксперимент над людьми просто из любопытства это безнравственно, бесчеловечно, кощунственно. Однако, жизнь сама представляет такие возможности при заболеваниях, поражениях того или иного уровня управления (при травмах, ранениях, болезнях) или поведении человеком в экстремальных ситуациях.

III. Человеко–машинные системы (эргатические). В подобных управляемых системах человек выполняет роль управляющего элемента — субъекта управления. Хорошо знакомым примером подобных систем, является система «автомобиль + водитель». Цель функционирования этой системы прозрачна и очевидна: «перевозка, доставка людей и грузов из пункта А в пункт В». При управлении автомобилем, водителю приходится изменять

1. направление движения

2. скорость движения

3. режим движения

Эти действия водителя будем называть «управляющим воздействием». Есть еще и вспомогательные операции управления: включение и выключение зажигания, операции с освещением и т.д. Эти управляющие воздействия реализуются посредством воздействия водителя на рулевую колонку, акселлератор (газ), тормоз и т.д. Эти устройства объекта управления будем называть исполнительными устройствами. Хотелось бы обратить внимание на то, что, если в автомобиль сел пассажир и именно он задает цель движения, то формально водитель становится элементом исполнительного механизма.

В качестве следующей эргатической системы рассмотрим подводную лодку с экипажем. Пример интересен тем, что этим транспортным средством управляет не один человек, а несколько. Капитан организует, координирует, т.е. управляет действием экипажа. Однако, если фокус нашего внимания концентрировать только на действиях капитана и отношениях его с экипажем, то этот пример следует отнести к организационным системам.

Подводная лодка — объект более сложный по поведению, чем автомобиль. Действительно, это 3D объект и, к тому же, она находится в неустойчивом положении из–за дисбаланса приложения выталкивающей силы Архимеда. Поэтому необходимы как горизонтальные, так и вертикальные рули, а следовательно и члены экипажа, управляющие ими, так как один человек не в состоянии управлять и теми и другими устройствами.

Для управления судном (морским, воздушным) необходима операция, называемая прокладкой курса. Штурман по карте прокладывает (планирует) предлагаемый курс судна, например из точки А в точку В. Далее при реализации плана действий — курса, штурман периодически фиксирует на карте текущее положение судна, используя информацию, полученную от рулевого (направление движения) и механика (скорость движения). Здесь мы сталкиваемся еще с одним принципом управления — управление при наличии модели объекта управления. В данном случае моделью объекта управления служит точка, обозначающая положение подводной лодки на карте, тоже модели, по уже модели местности, а не объекта управления.

При изучении эргатических систем в теории управления рассматриваются вопросы, связанные с «человеческим фактором», проводящим в ряде случаев к авариям и катастрофам. Исследуются и вопросы эргономики — как и каким образом облегчить человеку управление соответствующей технической компонентой эргатической системы.

IV. Примеры управления в организациях (организационных системах)

Сначала небольшое уточнение: хотя в любой организации присутствуют разнообразные механизмы (компьютеры, средства оргтехники и т.п.) мы сосредотачиваем свое внимание на роли, функции, связи людей относительно происходящих в организации процессов управления. На присутствие механизмов в организации мы не обращаем никакого внимания, словно их нет.

Самым близким примером организационной системы является университет, в котором мы обучаемся и работаем. Люди создают организацию для того, чтобы с ее помощью решать свои проблемы. Это означает, что организация с самого начала (т.е. с момента своего создания) имеет целевую ориентацию. Далее люди работают в организации для того, чтобы реализовывать свои цели. И наконец, люди, не входящие в организацию, но взаимодействующие с ней, тоже реализуют свои цели. Все это развивает целевое начало в организации. Следовательно, любая организация есть целенаправленная, целедостигаемая, то есть управляемая система. Забегая несколько вперед, хочу отметить, что почти все организации являются примерами «иерархически управляемых систем». В организациях можно выделить «производственную» компоненту, реализующую основной «производственный» процесс (в университете — процесс обучения), управленческую компоненту (учебное управление, проректорат, ученый совет), обслуживающую компоненту.

Управление в организационных системах принимает формы институционального управления — установления норм и нормативов, мотивационного: создание условий и побуждения действовать так как надо организации, информационного управления — доведение той информации до членов организации, которая необходима для его функционирования в рамках организации.

При изучении организации как управляемой системы мы сталкиваемся с широким спектром типов управления. Некоторые из них являются очевидными аналогами принципов управления, применяемых в технических устройствах или эргатических системах. Например, управление сеткой телевидения осуществляется путем изучения рейтингов телепрограмм. Это аналог управления при наличие модели объекта управления. Действительно, в качестве модели берется некоторая (желательно представительная) группа телезрителей. Эта группа опрашивается периодически о качестве телепрограмм, что является своеобразным измерением. На основании этой информации предпринимаются те или иные управляющие воздействия — либо телепередача изымается из сетки, или изменяется ее время выхода в эфир и т.д.

При изучении организаций как управляемых систем, мы сталкиваемся с разнообразными способами управления, которые являются модификациями базовых принципов управления. Расширим эти базовые принципы управления, дополнив их еще одним — управлением по методу проб и ошибок. Именно ошибки и последующее обучение свойственно человеку как субъекту управления.

При изучении управления в организации мы встретимся с командно–административным, командно–распределительным, программно–целевым управлением. Для нас здесь принципиальным является также вопрос автоматизации управления в организации. Научной основой решения этих проблем является теория автоматического регулирования и изучение базовых принципов управления, к которым будем относить метод проб и ошибок, принцип управления по обратной связи, программное управление и управление при наличии модели объекта управления.

Изучение достаточного количества примеров управляемых систем позволяет нам дать следующее толкование понятия управления. Управление — функция организованных систем различной природы (биологической, технической, социальной), обеспечивающая сохранение определенной их структуры, поддержание режима деятельности, реализацию их программ и достижение их целей.

Термин «управление» можно толковать несколько шире. Мы можем говорить об управлении не только системами, но и процессами, с целью придания им желаемых свойств. Говорят об управлении качеством, управлении безопасностью и т.д.. конечно, в каждом конкретном случае необходимо раскрывать смысл этого управления. Однако, общим является то, что имеется ввиду целенаправленное воздействие на процесс и/или организация этого целенаправленного воздействия. Цель должна присутствовать обязательно. Без цели нет управления.

Дата добавления: 2015-01-03