Рисунок 1.6 Модуль J
XJвх внешние (не от системы) воздействия на элементы модуля;
ХiJ связи от других элементов системы;
ХJ вых воздействия на выходе системы;
ХJk воздействия на элементы системы.
В различных разделах науки и техники понятие модуль имеет различные синонимы:
в технике: агрегат, блок, узел, механизм;
в программировании: программа, программный модуль, логический блок;
в организации и управлении комиссия, подразделение. Входы и выходы можно интерпретировать как:
1) сигнал отклик;
2) воздействие реакция;
3) запрос ответ;
4) аргумент решение и др.
Перейдем к анализу понятия управления в системах. Процессы управления протекают повсеместно, ежедневно, ежечасно, ежесекундно и охватывают буквально все стороны и моменты человеческой деятельности.
В науке управление стало изучаться и исследоваться сравнительно недавно, и связано это было прежде всего с именем всемирного ученого Норберта Винера (1894-1964). В 1948 году в США и Европе вышла книга «Кибернетика, или Управление и связь в животном и машине», ознаменовавшая своим появлением рождение нового научного направления кибернетика.
Кибернетические исследования заключаются в изучении общих свойств процессов управления и систем управления в живых и неживых системах.
Направления исследований кибернетики весьма разнообразны:
теоретические (теория управления, теория информации, информатика);
механические (исследование и проектирование АИС);
биологические (нейрокибернетика обработка информация в нервных тканях человека;
бионика искусственные органы;
гомеостатика автоматыроботы;
экономические;
социальные.
В современном обществе кибернетика уступила пальму первенства информатике, но значение кибернетики как науки об общих принципах управления в живых и неживых системах, в искусственных системах и в обществе сохраняются и сейчас.
Итак, что такое управление?
Под управлением в самом общем виде понимают совокупность действий, осуществляемых человеком, группой людей или автоматическим устройством.
Эти действия направлены на поддержание или улучшение работы управляемого объекта в соответствии с имеющейся программой (алгоритмом функционирования) или с целью управления.
Управлять это значит влиять на ход какого-либо процесса или состояния некоторого объекта и его положения в пространстве.
При изучении структуры процессов управления выделяют три основные проблемы. Первая группа задач это задачи по изучению свойств объектов управления и их характеристик. Вторая группа задач анализ различных видов органов управления, форм и способов выработки управляющих воздействий, формирование и согласование множества критериев качества (целей) управления, обеспечение устойчивости функционирования управляющих органов. Третья группа задач связана с передачей информации, ее восприятием, оценкой количества, кодированием, защитой от помех, достоверности. Все это относится к той части кибернетики, которую называют теорией информации.
Что же характерно для любого процесса управления?
1 Есть объект, которым управляют (рисунок 1.7). На него через исполнительный орган подается управляющее воздействие. Информация о состоянии объекта по цепи обратной связи поступает на управляющий орган, который выдает управляющие сигналы на исполнительный орган. Очевидно, что самым сложным с точки зрения функционирования, является управляющий орган, так как на него возложено одновременное и оптимальное управление, прием информации от внешней среды, прием информации от объекта.
2 В управлении всегда решается задача с определенной целью (целевой функцией). Решение на выдачу того или иного управляющего воздействия принимается согласно теории принятия решения. Как правило, целевую функцию в моделях описывают математически, задают параметры и ограничения, временные характеристики. Тогда оптимальность управления достигается в обеспечении экстремума выходных характеристик при определенных входных воздействиях.
3 Без информации нет управления.
Информация нужна и внешняя, и внутренняя (о состоянии объекта). Это информация полезная. Есть и информация в виде возмущающих воздействий (неверная, ложная, ненужная, избыточная и т.д.).
Циркуляция информации происходит в информационной системе (ИС), которая является как бы кровеносными сосудами в структуре элементов управления.
Основу информационной системы составляет база данных, в которой хранится большая по объему информация о какой-либо предметной области.
В неавтоматизированном варианте примером информационной системы является книжный каталог библиотеки. В настоящее время все большее развитие приобретают автоматизированные информационные системы. Ее элементы показаны на рисунке 1.7. Пользователь из органа управления выдает запрос в ИС. Этот запрос расшифровывается, формируется поисковое предписание (или поисковый образ), представляющее задание для процедуры поиска в базе данных. Поиск в базе данных осуществляется блоком поиска. Найденная информация выдается потребителю в удобной для него форме. АИС играют большую роль в инфраструктуре общества и являются одним из обязательных звеньев новых информационных технологий (НИТ).