Урок 4
Тема 5. Информационные основы процессов управления

Изучив эту тему, вы узнаете:

- основные термины, которые используются при управлении;
- какую роль играет исходная информация при управлении;
- что общего и чем отличаются разомкнутая и замкнутая схемы управления;
- что собой представляют автоматическая, неавтоматическая и автоматизированная системы управления.

В повседневной жизни мы всюду сталкиваемся с управлением: рабочий управляет станком, учитель — учениками, дирижер — оркестром, программист — работой компьютера и ходом выполнения программы. Вспомним слова из детской песенки: «Чтоб водить корабли, чтобы в небо взлететь надо многое знать, надо много уметь...»

Главное, надо знать: зачем выполняется управление? Например, летчик, садясь за штурвал самолета, должен заранее знать, куда и зачем он летит. Врач, назначая больному лекарство, должен быть уверен в том, что оно поможет ему выздороветь. Водитель автобуса обязан обеспечить доставку пассажиров к месту назначения. Работая на компьютере, пользователь стремится представить информацию в удобной для работы форме. Все это означает, что для управления надо знать конкретную цель, ожидаемый результат.

При этом важно понимать, что тот, кто управляет кем-либо или чем-либо, должен обладать исходной (предварительной) информацией.

Например, для летчика исходной информацией является:
◊ навыки и сведения, полученные в процессе обучения летной профессии, то есть профессиональные знания;
◊ задание на конкретный полет в устной или письменной форме; разработка по картам предстоящего маршрута со штурманом;
◊ данные о состоянии летательного аппарата на момент взлета;
◊ данные о предполагаемых метеоусловиях.

Для водителя автомобиля, например, исходная информация — это:
◊ профессиональные знания по управлению автомобилем и о правилах дорожного движения;
◊ сведения о состоянии дороги и автомобиля перед поездкой;
◊ маршрут поездки.

Таким образом, всегда должен существовать объект управления, который может быть представителем как живой, так и неживой природы. В рассматриваемых примерах — это оркестр, ученики, компьютер, самолет, автомобиль.

Управление каким-либо объектом живой или неживой природы осуществляет человек или устройство, которые обладают исходной информацией: сведениями о существующей обстановке или ситуации, профессиональными знаниями (если это человек), сведениями о самом объекте управления и пр. Человек или устройство, получив необходимую исходную информацию, оказывает управляющее воздействие на объект управления. Так, например, дирижер, учитель, программист, летчик, водитель управляют соответствующими им объектами: оркестром, учениками, компьютером, самолетом, автомобилем.

Однако только исходной информации недостаточно для успешного управления. В процессе управления должна быть использована информация о фактическом состоянии объекта управления, например о текущем состоянии самого автомобиля или самолета и об обстановке на дороге или в полете. Такая информация называется текущей, или рабочей. Текущая информация о состоянии объекта управления должна постоянно поступать к человеку или устройству, которые управляют этим объектом. В этом случае говорят, что между ними существует обратная связь. Эта связь позволяет корректировать поведение объекта управления, то есть управлять им.

Такой процесс получил название замкнутого процесса управления и в виде схемы представлен на рисунке 5.1.

Рис. 5.1. Замкнутая схема управления

Рассмотрим пример.

Процесс обучения в школе построен по замкнутой схеме управления. Ученики являются объектами управления. Учитель перед началом урока обладает определенной исходной информацией: знаниями по предмету, знаниями об учениках. Эти знания позволяют ему так построить урок, чтобы ученики поняли новый материал. Применяя различные методы ведения урока, учитель оказывает на учеников управляющее воздействие. В процессе опроса учеников, что равносильно обратной связи, учитель делает вывод - о том, как усвоен материал, и решает, что ему дальше делать — либо провести дополнительное разъяснение, либо дать новый мате риал. Он должен постоянно отслеживать текущую информацию, чтобы видеть, как реагируют ученики (объект управления) на его воздействия.

Не всегда управление осуществляется по замкнутой схеме. Например, управление потоком автомобилей и пешеходов с помощью светофора является примером незамкнутой (разомкнутой) схемы управления. Светофор не может воспринять корректирующую информацию, он выступает в роли устройства, которое только выдает управляющее воздействие. Изменение цветов светофора — управляющие сигналы. Автомобили и пешеходы выступают в качестве объектов управления.

Такой процесс получил название незамкнутого процесса управления и в виде схемы представлен на рисунке 5.2. В отличие от схемы на рисунке 5.1 в этой схеме отсутствует обратная связь — данные о состоянии объекта управления.

Рис. 5.2. Разомкнутая схема управления

В зависимости от степени участия человека в процессе управления системы управления делятся на три класса: автоматические, неавтоматические и автоматизированные.

В системах автоматического управления все процессы, связанные с получением информации о состоянии управляемого объекта, обработкой этой информации, формированием управляющих сигналов и пр., осуществляются автоматически в соответствии с представленной на рисунке 5.1 замкнутой схемой управления. В подобных системах не требуется непосредственное участие человека. Системы автоматического управления используются на космических спутниках, на опасном для здоровья человека производстве, в ткацкой и литейной промышленности, в хлебопекарнях, при поточном производстве, например при изготовлении микросхем, и пр.

В неавтоматических системах управления человек сам оценивает состояние объекта управления и на основе этой оценки воздействует на него. С такими системами вы сталкиваетесь постоянно в школе и дома. Дирижер управляет оркестром, исполняющим музыкальное произведение. Учитель на уроке управляет классом в процессе обучения.

В автоматизированных системах управления сбор и обработка информации, необходимой для выработки управляющих воздействий, осуществляется автоматически, при помощи аппаратуры и компьютерной техники, а решение по управлению принимает человек. Например, рабочий металлорежущего станка производит его установку и включение, остальные процессы выполняются автоматически. Автоматизированная система продажи железнодорожных или авиационных билетов, льготных проездных билетов в метрополитене работает под управлением человека, который запрашивает у компьютера необходимую информацию и на ее основе принимает решение о продаже.

Контрольные вопросы и задания

1. Когда и где возникает управляющее воздействие?
2. Какой информацией надо располагать для управления?
3. Какая информация является исходной для врача, водителя, регулировщика движения?
4. Что такое объект управления? Приведите примеры.
5. Что такое обратная связь и почему она так называется?
6. Что такое замкнутая схема управления?
7. Приведите пример технической системы, в основе работы которой заложена замкнутая схема управления.
8. Что такое разомкнутая схема управления?
9. Приведите пример технической системы, в основе работы которой заложена разомкнутая схема управления.
10. Приведите примеры объектов живой природы, функционирование которых осуществляется по разомкнутой или замкнутой схеме управления.
11. Как подразделяются системы управления по степени участия в них человека?
12. Чем отличается автоматическая система управления от автоматизированной?
13. Приведите примеры автоматической системы управления.
14. Приведите примеры неавтоматической системы управления.
15. Приведите примеры автоматизированной системы управления.