Кибернетика– наука за общите закони на управление в природата, обществото, живите организми и машини, изучаваща информационните процеси, свързани с управлението на динамични системи.
Кибернетичен подход– изследване на системата въз основа на принципите на кибернетиката, по-специално чрез идентифициране на преки и обратни връзки, изучаване на процесите на управление.
Принципът на възникване. "Колкото по-голяма е системата и колкото по-голяма е разликата в размера между частта и цялото, толкова по-голяма е вероятността свойствата на цялото да са много различни от свойствата на частите."Тези различия възникват в резултат на обединяването на определен брой хомогенни или разнородни части в структурата на системата. Този принцип показва възможността за несъответствие между локалните цели и глобалната цел на системата.
Принципът на външното добавяне.Всяка система за управление се нуждае от „черна кутия“ - определени резерви,с помощта на които неотчетените въздействия на външни и вътрешна среда. Степента на изпълнение на този принцип определя качеството на функциониране на управляващата подсистема.
Закон за обратната връзка.Без обратна връзка между взаимосвързани и взаимодействащи елементи, части или системи е невъзможно да се организира тяхното ефективно управление на научни принципи.Всички организирани системи са отворени и тяхното затваряне се осигурява само чрез директна и обратна връзка. Необходимо условие за тяхното ефективно функциониране е наличието на обратна връзка, сигнализираща за постигнатия резултат. Въз основа на тази информация се коригира контролното действие.
Има два вида обратна връзка: отрицателен, което намалява влиянието на входната стойност върху изходната стойност, т.е. има тенденция да установи и поддържа известно стабилно динамично равновесие, и положителен, увеличавайки това влияние и по този начин създавайки нестабилно равновесие. Подобни регулаторни процеси протичат в биологичните и социално-икономическите системи.
Принципът на избор на решение.Решението трябва да се вземе въз основа на избора на една от няколко опции.Когато вземането на решение * се основава на анализ на една опция, има субективен контрол. Развитието на многовариантни реакции в отговор на конкретна ситуация, включването на колективния интелект за разработване на варианти за решение, включително използването на метода на „мозъчната атака“, със сигурност ще гарантира приемането на оптималното решение за конкретен случай. Този принцип отчита взаимосвързаността и обусловеността на количествените и качествените изменения.
Принцип на разлагане.Този принцип показва, че контролираният обект винаги може да се разглежда като състоящ се от подсистеми (части), които са относително независими една от друга. Тази ситуация представлява значителен интерес за приложението на кибернетиката в производството. Факт е, че адаптирането на регулатор към сложен обект, като се вземат предвид всички негови аспекти и променливи, е теоретично и практически невъзможно, тъй като никога няма да има достатъчно време за това. Разделянето на обекта на независими връзки и променливи и самия регулатор на отделни контролни блокове позволява адаптирането към много условия и последователното им управление.
Принципи на йерархия на управление и автоматично регулиране.Йерархията се отнася до многостепенно управление, характерно за всички организирани системи. Обикновено по-ниските нива на управление се отличават с висока скорост на реакция и скорост на обработка на получените сигнали. На това ниво се извършва оперативното вземане на решения.
Колкото по-малко разнообразни са сигналите, толкова по-бърза е реакцията - отговорът на информацията. С нарастването на нивото на йерархията действията стават по-бавни, но имат по-голямо разнообразие. Те вече не се извършват с темпото на въздействие, а могат да включват анализ, сравнение, разработване на различни варианти за реакция (отговор на информация).
Първият основен елемент всяка логистична система (или неин модел) е процес, при които ресурсните потоци се трансформират оптимално.
Вторият елемент кибернетичният модел е вход. Той точно представя потока от ресурси, консумирани в процеса. Например за организационно-технологичната част на икономическата система - това е оборудване, труд, суровини и др., за информационната част - входна информация, технически средства за нейната обработка и др.
Трети елемент – изход . Това е резултат от самата входна трансформация, т.е. поток от създадени или изразходвани ресурси. В икономическите системи изходите могат да бъдат готови продукти, производствени отпадъци, освободено оборудване, изходна информация и др. Наборът от връзки между елементите на системата осигурява съвместното функциониране на потоците между елементите (връзките) на една система или между системите. Ако връзката прехвърля изходното действие на един елемент към входа на всеки следващ елемент на същата система, тогава тя се нарича директна комуникация.
Четвъртият елемент е Обратна връзка . Това е връзката между изхода на даден елемент и входа на предшестващия го елемент в същата система. Той представлява процеса и изпълнява редица операции за настройка на системни елементи. Принципът на обратната връзка е в основата на управлението на дейностите на всяка организационна система, той характеризира способността на системата да възприема и използва информация за резултатите. собствени дейностиза постигане на целта по оптимален начин и в най-кратки срокове..
Пети и последен елемент кибернетичен модел – ограничения, които се състоят от целите на системата и така наречените принудителни връзки. За производствените и търговските системи една от целите е да се произвеждат продукти с дадена номенклатура, обем и качество и цена; за информационната част на системата - получаване на необходимата информация. Принудителните връзки в тези случаи могат да бъдат различни ограничения на ресурсите, методи за обработка на информация, спецификациисредства за изпълнението му и др.
14. Концепцията за „контролен контур“. Блокове (подсистеми) на „контролния контур“. Принципи на организация на управляващия контур: принцип на управление с отворена верига
Има четири контура на организационно управление: идеологическо, стратегическо, организационно и оперативно. Всеки е призван да решава собствените си проблеми, използвайки инструменти и технологии, които са ефективни специално за тази верига на определен етап от развитието на бизнеса. Управлението на всички нива трябва да бъде подчинено на постигането на стратегическите цели на организацията. Контролните вериги присъстват във всяка компания, но те могат да бъдат детайлизирани, формулирани и приложени в различна степен. Техният обхват и въздействие може да варира в зависимост от много вътрешни и външни фактори.
Стратегическият контур на управление определя цялостната посока на организацията, нейните подразделения и отделни служители. Инструментите и технологиите на тази верига са предназначени да координират усилията на различни елементи на организацията в обща посока.
По същество стратегията се състои от две неразделни части: стратегически цели и самата стратегия - тоест области на дейност и правила, управляващи постигането на стратегическите цели.
Необходимо е да се прави разлика между понятията цел и цел. Целта е определено планирано състояние на контролен елемент, което може да допринесе за изпълнението на цялостните стратегически планове от цялата организация. Задачата на управлението е координацията на общите усилия, фокусът на концентрация на управленски влияния.
Общите стратегически цели на компанията трябва да бъдат разделени на отделни области на управление:
стратегически цели за персонала;
финансови стратегически цели;
продуктови стратегически цели;
информационни стратегически цели.
За постигане на стратегически цели във всяка област на управление е необходимо да се разработи собствена стратегия.
След това стратегическите цели по области на управление се разлагат за всяко подразделение. В резултат на това всички отдели получават четири типа стратегически цели: цели за персонала, финансови цели, продуктови цели и информационни цели. След това е необходимо да се разработи стратегия за постигане на тези цели в рамките на отдела. След това всеки служител трябва да получи ясни инструкции, следвайки които ще допринесе за постигането на стратегическите цели на звеното.
По този начин възниква йерархична система от стратегически цели, които проникват в организацията отдолу нагоре и насочват действията на целия персонал - от генералния директор до обикновения служител - към постигане на общите стратегически цели на компанията.
Организацията като процес на организиране е една от основните функции на управлението. Управленската функция се разбира като набор от повтарящи се управленски действия, обединени от единството на съдържанието. Тъй като организацията (като процес) служи като функция на управление, всяко управление е такова организационни дейности, въпреки че не се ограничава до него.
контрол– специално насочено въздействие върху системата, което гарантира, че тя получава необходимите свойства или състояния. Един от атрибутите на държавата е структурата.
Организирайте- означава, на първо място, да се създаде (или промени) структура.
Въпреки че има разлики в подходите за изграждане на системи за контрол, има общи модели, разработена в кибернетиката. От гледна точка на кибернетичния подход системата за управление е интегрален комплекс от субект на управление (система за управление), обект на управление ( контролирана система), както и директни и обратни връзки между тях. Предполага се също, че системата за управление взаимодейства с външната среда.
Основният класификационен признак за изграждане на системи за управление, който определя външния вид на системата и нейните потенциални възможности, е начин за организиране на управляващия контур. В съответствие с последното се разграничават няколко принципа на управление.
Принципът на управление с отворена верига е най-простият и най-разпространен в техническите системи. Диаграма на система за автоматично управление, която прилага този принцип, е показана на фиг.
Фиг.. Диаграма на система за автоматично управление, която изпълнява принципа на управление с отворен цикъл.
Същността на принципа на управление с отворена верига е, че алгоритъмът за управление се изгражда само на базата на даден работен алгоритъм и не се контролира от действителната стойност на управляваната променлива.
На фиг. Приемат се следните означения: ZAF – за датчика на работния алгоритъм, УУ – управляващо устройство; - задаване на влияние, характеризиращо планираното въздействие върху входа на СКУД. Устройството за управление се задейства зад сензора на работния алгоритъм чрез сигнал и въздейства върху обекта на управление чрез сигнала, така че стойността на управляваната величина y(t) да е равна или близка до зададената стойност. Близостта на y(t) се осигурява от твърдостта на характеристиките на системата. При наличие на значителни смущения n(t), стойността y(t) може да се отклонява значително от y*(t). В този случай управлението ще стане неподходящо и е необходимо да се премине към други принципи на управление. Принципът на управление с отворен цикъл понякога се нарича принцип на управление на твърдата програма. ACS, които прилагат принципа на управление с отворена верига, се класифицират като системи за управление с отворена верига.
Кибернетика– наука за общите закони на управление в природата, обществото, живите организми и машини, изучаваща информационните процеси, свързани с управлението на динамични системи. Кибернетичен подход– изследване на система, основана на принципите на кибернетиката, по-специално чрез идентифициране на директни и обратни връзки, изучаване на процесите на управление, разглеждане на елементите на системата като определени „ черни кутии"(системи, в които само тяхната входна и изходна информация е достъпна за изследователя, а вътрешната структура може да не е известна).
Кибернетиката и общата теория на системите имат много общо, например представянето на обект на изследване под формата на система, изследване на структурата и функциите на системите, изследване на проблемите на управлението и т.н. Но за разлика от теорията на системите, кибернетични практики информационенподход към изучаването на процесите на управление, който идентифицира и изучава обектите на изследване различни видовеинформационни потоци, методи за тяхната обработка, анализ, трансформация, предаване и др. Под контрола на общ изгледсе отнася до процеса на формиране на целенасочено поведение на система чрез информационно въздействие, генерирано от човек или устройство. Разграничават се следните управленски задачи:
· задача за поставяне на цели– определяне на необходимото състояние или поведение на системата;
· задача за стабилизиране– поддържане на системата в съществуващото състояние при смущаващи въздействия;
· задача за изпълнение на програмата– прехвърляне на системата в необходимото състояние при условия, когато стойностите на контролираните величини се променят според известни детерминистични закони;
· задача за проследяване– осигуряване на необходимото поведение на системата в условия, когато законите за изменение на контролираните величини са неизвестни или се променят;
· проблем с оптимизацията– поддържане или прехвърляне на системата в състояние с екстремни стойности на характеристиките при определени условия и ограничения.
От гледна точка на кибернетичния подход управлението на лекарствата се разглежда като съвкупност от процеси на обмен, обработка и трансформация на информация. Кибернетичният подход представя лекарството като управлявана система (фиг. 5.1), която включва три подсистеми: система за управление, обект на управление и комуникационна система.
Ориз. 5.1. Кибернетичен подход към описанието на лекарствата
Системата за управление заедно с комуникационната система образува система за управление. Комуникационната система включва канал директна комуникация, по който се предава входна информация (x) и канал обратна връзка, чрез който информацията за състоянието на обекта на управление (y) се предава на системата за управление. Информацията за контролирания обект и външната среда се възприема от системата за управление, обработва се в съответствие с една или друга цел на управление и се предава на контролирания обект под формата на управляващи действия. Използването на концепцията за обратна връзка е отличителна чертакибернетичен подход.
Основните групи функции на системата за управление са:
· функции за вземане на решения
или функции за преобразуване на информационно съдържание
са основните в системата за управление, изразяват се в преобразуване на съдържанието на информация за състоянието на обекта на управление и външна средада контролира информацията;
· рутинни функции за обработка на информация
не променят значението на информацията, а обхващат само отчитане, контрол, съхранение, търсене, показване, репликация, трансформация на формата на информацията;
· функции за обмен на информация
са свързани с довеждането на разработените решения до обекта на управление и обмена на информация между вземащите решения (събиране, предаване на текстова, графична, таблична, електронна и др. информация по телефон, факс, локални или глобални мрежи за данни и др.).
Прилагането на кибернетичен подход към логистиката изисква описание на основните свойства на употребата на лекарства математически модели. Това ви позволява да разработвате и автоматизирате оптимизационни алгоритми за кибернетична система за управление.
21. Какво е оперативни изследвания? Защо методологията за изследване на операциите се използва в логистиката? Типични задачиОперативното изследване е това, което е.
Оперативно изследване -Тази методология е прилагането на математически количествени методи за обосноваване на решения на проблеми във всички области на целевата човешка дейност. Методите и моделите за изследване на операциите предоставят решения, които най-добре отговарят на целите на организацията.
Основен постулатоперативните изследвания са както следва: оптимално решение(контрол) е такъв набор от променливи стойности, които постигат оптимален(максимална или минимална) стойност на критерия за ефективност (целева функция) на операцията и са спазени посочените ограничения. ПредметИзследването на операциите в логистиката е задачата за вземане на оптимални решения в логистична система с управление, основано на оценка на ефективността на нейното функциониране. Характерните понятия на изследването на операциите са: модел, променливи променливи, ограничения, целева функция.
Информационен подход към процесите на управление на логистичните системи. Кибернетична организация на логистични системи и вериги за доставки: линейна, функционална и щабна. Стандартен информационен модел като основа за проектиране на организационна технология за вземане на логистични решения. Компютърни технологии за интелектуална поддръжка на логистични решения.
Кибернетиката е наука за общите закони за управление в природата, обществото, живите организми и машини или наука за управлението, комуникацията и обработката на информация. Обект на изследване са динамичните системи. Предмет са информационните процеси, свързани с тяхното управление.
Кибернетичната система е целенасочена система, по отношение на която се приема предположението за относителна изолация в информационно отношение и абсолютна пропускливост в материално и енергийно отношение. Логистичната система като целенасочена, динамична и управляема в този смисъл принадлежи към категорията на кибернетичните системи.
Кибернетичен изследователски подходсистеми, базирани на кибернетични принципи, по-специално чрез идентифициране на преки и обратни връзки и разглеждане на елементите на системата като някои „черни кутии“.
Целта на кибернетичния подход в логистиката е прилагането на принципи, методи и технически средства за постигане на най-ефективните в един или друг смисъл резултати от логистиката, тоест оптимизиране на управлението. Основните понятия на кибернетиката са: система, обратна връзка, информация.
Системите, които кибернетиката изучава, са много елементи, свързани помежду си с верига от причина и следствие. Тази връзка между елементите се нарича „връзка“.
Използването на кибернетиката в логистиката служи както за методологични (когнитивни) цели, така и за предприемаческа практика. Методическата цел се постига с това, че кибернетиката позволява по нов начинразгледайте начините за свързване между елементите и начините на функциониране на логистичните системи:
Както цялостните производствено-търговски, народностопански, възпроизводствени цикли, така и техните отделни части (линкове). Например: „механизмът“ на паричния пазар, обменът на стоки чрез външна търговия.
Научната посока на прилагане на идеи и методи на кибернетиката към икономическите системи, които включват логистика, т.е. оптимизиране на системи.
Икономическата кибернетика се развива в три взаимосвързани направления:
1. Теория на икономическите системи и модели: методология на системния анализ на икономиката и нейното моделиране, отразяване на структурата и функционирането на икономическите системи в модели; проблеми на икономическото регулиране, съотношението и взаимното съгласуване на различни стимули и взаимодействия във функционирането на икономическите системи;
2. Теорията на икономическата информация разглежда икономиката като информационна система; изучава потоците от информация, циркулиращи в производствените и търговски системи;
3. Теорията на системите за управление в икономиката конкретизира и обединява изследванията на други раздели на икономическата кибернетика; практическият резултат от тази теория е автоматизираната система за управление.
Кибернетичният подход се основава на идеята за възможността за разработване на общ подход за разглеждане на процесите на управление в системата от различен характер. Предимството на тази идея е, че се оказа възможно, освен общи разсъждения от методологичен характер, да се предложи също толкова ефективен апарат за количествено описание на процесите, за решаване на сложни проблеми на управлението, базирани на методите на приложната математика.
Основните характеристики на кибернетиката като самостоятелно научно направление са следните:
1. Кибернетиката допринесе за формирането на информационната концепция за представяне на системи.
2. Кибернетиката разглежда системите само в динамика.
3. Кибернетиката практикува вероятностни методи за изучаване на поведението сложни системи.
4. В кибернетиката се използва метод за изследване на системи, използвайки концепцията за „черна кутия“, която се разбира като система, в която само входната и изходната информация на тази система е достъпна за изследователя, а вътрешната структура може бъдете неизвестни.
5. Много важен методКибернетиката, която използва концепцията за „черна кутия“, е метод за моделиране.
Сравнението на кибернетичните и системните подходи в логистиката ни позволява да направим едно заключение, което е важно за разбирането на същността на общите научни методологични направления като цяло и системния подход в частност. по-конкретно- научна методология, чиито принципи са приложими не в една, а в поне няколко дисциплини, може да бъде в две разновидности.
В първия случай методологията не само формулира определени идеи или принципи на методологичен ред, но също така предоставя доста изчерпателен изследователски апарат; във втория случай няма такъв апарат, поне в твърдо фиксирана форма. Тези два типа случаи въплъщават съответно теоретичната кибернетика и системния подход. Липсата на ясно фиксиран изследователски апарат в системния подход (за разлика от кибернетичния) прави неговите методологични функции малко по-неясно дефинирани, но не по-малко значими. Тази добре известна неяснота произтича от естеството на системния подход и неговите първоначални настройки. Както е известно, кибернетиката също оперира с понятието система и редица други понятия, които се считат за специфични за системния подход. Но в кибернетиката, при всички огромни различия в специфичните видове системи, с които се занимава, основният предмет на системно разглеждане остават връзките и процесите на управление. Системният подход претендира за особен вид универсалност. За него систематичният характер на обекта на изследване е по същество идентичен с неговата цялост. Може да се счита, че кибернетиката се развива по индуктивен път, докато в развитието на теорията на системите преобладават дедуктивните тенденции.
И така, какви са приликите между кибернетиката и теорията на системите?
1. Обект на разглеждане са системите и винаги се подчертава системността на предмета.
2. Ако е възможно, ние се абстрахираме от субстрата на разглежданите системи и изучаваме само техните най-общи свойства и характеристики.
3. И в кибернетиката, и в теорията на системите основните обекти на разглеждане са структурата и функциите на системите. Тъй като само системи, които се променят във времето, могат да функционират, тоест да променят състоянието си и по този начин да влияят върху външната и вътрешната среда, това означава, че и в двата случая обект на изследване са динамичните системи.
4. Тъй като и в двата случая се изучава връзката между структурата и функциите и синтеза на структури, които осигуряват необходимото функциониране (поведение), те по същество изучават проблемите на целесъобразните промени в системите, т.е. проблемите на управлението.
Разликата между кибернетиката и теорията на системите е следната:
· Теорията на системите, подобно на кибернетичните изследвания на поведението и функционирането на системите, не се фокусира върху информационните аспекти на тези явления.
· Теорията на системите и кибернетиката се различават по областите на избор на конкретни предмети на обучение и естеството на използваната апаратура. Кибернетичните явления първоначално се основават на концепции като моделиране, информация и обратна връзка; в момента те използват апарат за цялата система и общи методологични концепции.
Теоретичната кибернетика е въоръжила не само отделните си дисциплини, но в една или друга степен цялата съвременна наука, някои общи принципи от историческо естество, преди всичко идеите за йерархично организирано управление и информационни комуникации. Въпреки цялата си абстрактност и универсалност, кибернетичното мислене от самото начало беше фокусирано върху много специфичен тип процеси и връзки в реалния свят - контролни процеси и връзки.
Методът за представяне на логистичните модели, предложен в кибернетичния подход, се основава, както и в системния анализ, на добре познатата позиция, че всички обекти на производство и търговска дейност се характеризират с движение, промяна и процеси. Оттук и така нареченият процесен метод на кибернетично отразяване на логистичните системи. Според този метод първият и основен елемент на всяка логистична система (или неин модел) е процес,в които ресурсните потоци са оптимално трансформирани. Следователно процесният метод за представяне на логистични системи може да се нарече и оптимален поток.
Вторият елемент от модела на кибернетичния поток е вход. Той точно представя потока от ресурси, консумирани в процеса. Например, за организационната и технологичната част на логистичната система - това е оборудване, работна система, суровини и т.н., за информационната част - изходна информация, технически средства за нейната обработка. Можем също да кажем, че входът е всичко, което се променя по време на процесите.
Третият елемент на кибернетичния модел е изход. Това е резултат от самата трансформация на входящите ресурси, тоест потокът от създадени или изхабени ресурси. В логистичните системи изходите могат да бъдат готови продукти, производствени отпадъци, освободено оборудване, изходна информация и др. Наборът от връзки между елементите на системата осигурява тяхното съвместно функциониране, тече между елементи (връзки) на една система или между системи. Ако връзката прехвърля изходното действие на един елемент към входа на всеки следващ елемент на същата система, тогава тя се нарича правкомуникации.
Четвъртият елемент на кибернетичния модел е Обратна връзка. Това е връзката между изхода на даден елемент и входа на предшестващия го елемент в същата система. Той извършва редица операции за настройка на системни елементи. Има положителни и отрицателни отзиви. Положителната обратна връзка се връща към входната част на сигнала, получен на изхода на елемент или система. Положителната обратна връзка не коригира входния сигнал, а само увеличава неговата стойност.
При отрицателна обратна връзка сигналът, получен чрез него, може да не съвпада по знак с оригиналния. Това дава възможност да се сравни полученият резултат с планираната цел и, ако е необходимо, да се коригира поведението на елемента или системата като цяло. На практика навременността на такива корекции е важна, за да се избегне значително отклонение на системата от траекторията на движение към планираната цел. Принципът на обратната връзка е в основата на логистичното управление на производствената и търговската дейност, той характеризира способността на логистичната система да възприема и използва информация за резултатите от собствената си дейност за постигане на целта по най-добрия (оптимален) начин и във възможно най-кратки срокове. време. Отчитането на продуктите, произведени от цеха и изразходваните суровини, ценовото регулиране на търсенето на продукти, материалните стимули и използването на тарифи за привличане на товари за транспорт са различни формиобратни връзки в логистичните кибернетични системи.
Петият и последен елемент от кибернетичния модел на логистичната система е ограничения, които се състоят от целите на системата и така наречените принудителни връзки. За производствените и търговските системи една от целите е да се произвеждат продукти с дадена номенклатура, обем и качество и цена; за информационната част на системата - получаване на необходимата информация. В тези случаи като принудителни връзки могат да действат различни ограничения на ресурсите, метод за обработка на информацията, технически характеристики на средствата за нейното изпълнение и др.
В съответствие с възприетата интерпретация на логистичната система, нейното разделяне на подсистеми представлява разделянето на логистичния процес на подпроцеси (операции, функции) със съответните входове и изходи. Всеки тип от този логистичен процес е вход за последващия (няма входове „отникъде“ и изходи „за никъде“; ако някъде се произвежда ресурс, значи е необходим за нещо), т.е. всички процеси са взаимосвързани. Това е връзката, която определя проследяването на логистичните процеси.
Информационният подход към процесите на управление е първата характеристика на кибернетиката. В информационната интерпретация на кибернетичния подход управлението в организационните системи, които включват логистични системи, се разглежда предимно като процес на трансформация на информация: информацията за обекта на управление се възприема от системата за управление, обработва се в съответствие с една или друга цел на управлението. и се предава на обекта под формата на управление на контролни действия. Следователно концепцията информацияе един от най фундаментални понятиякибернетика. В интерпретацията на информацията процесите на кибернетичен контрол се свързват с получаването, предаването, обработката и използването на информация. Процесите на получаване на информация, нейното съхранение и предаване в този случай се идентифицират с понятието „комуникация“. Обработката на възприетата информация в сигнали, които насочват дейността в даден обект, се идентифицира с концепцията за контрол. Ако системите са в състояние да възприемат и използват информация за резултатите от тяхното функциониране, тогава се казва, че имат обратна връзка. Обработката на информацията, преминаваща през каналите за обратна връзка в сигнали, които коригират дейността на системата, се нарича регулиране. Има разлика между понятията „управление“ и „регулиране“: ако приемем, че управлението означава влияние върху резултатите от системата за постигане на планираната цел, тогава регулирането означава вид управление, основано на метода за изравняване на отклоненията от нормата (стандартен, дадена стойност). Устройствата (или органите), служещи за тази цел, се наричат регулатори
Проблемът за изясняване от обща гледна точка на законите на процесите на самоорганизация и образуване на структури се поставя не само от синергетиката. Важна роля за разбирането на много съществени характеристики на тези процеси изигра кибернетичен подход,понякога се представя като абстрахиране „от конкретни материални форми“ и следователно се противопоставя на синергичен подход, който взема предвид физическа основаспонтанно образуване на структури.
В тази връзка има достатъчно основания да се отбележи, че създателите на кибернетиката и съвременната теория на автоматите с право могат да се считат за предшественици на синергетиката.
Кибернетика(от гръцки кибернетика- изкуство на управление) е наука за управление на сложни системи с обратна връзка.
Самият термин "кибернетика" се появява преди 25 века, когато древногръцкият философ Платон го нарича изкуството да се управлява кораб. IN началото на XIX V. Френският физик и математик А.М. Ампер, когато създава класификация на науките, нарича кибернетиката наука за управлението. След смъртта на А.М. Ампер тази дума беше забравена.
През 1948 г. американският математик Норбърт Винер в книгата си „Кибернетика...” дефинира това понятие като наука за управление и комуникация при животни и машини. Оригиналността на тази наука се състои в това, че тя изучава не материалния състав на системите или тяхната структура (структура), а резултата от работата на даден клас системи.
Преди това Н. Винер работи три години в Института по кардиология в Мексико Сити. Тогава той решава да създаде единна наука, която изучава процесите на съхранение и обработка на информация, управление и контрол.
Една от най-важните задачи на кибернетиката е изучаването на системите за управление на живата природа. Ключовият проблем при неговото решение беше концепцията обратна връзка,влиянието на последствията върху причините, които ги причиняват и определят хода на процеса.
Обикновено има два вида обратна връзка:
- положителенобратна връзка между системата и средата, когато външното влияние на средата води до натрупване на вътрешни промени в системата и образуване на нови структури;
- отрицателенобратна връзка между системата и средата, когато външното влияние на средата се намалява или елиминира и системата се връща към инварианта си, т.е. отклонението от стабилно състояние се коригира след получаване на информация за това.
Кибернетиката е наука за сложни системи с отрицателна обратна връзка,тези. такива системи, които поддържат инвариантно състояние в резултат на взаимодействие с околната среда.
Кибернетиката възниква на пресечната точка на математиката, технологиите и неврофизиологията и е интердисциплинарен подход в рамките на нова системна парадигма, която се използва и в други науки - физика, геология, биология, социология.
В кибернетиката понятието „черна кутия“ за първи път е формулирано като устройство вътрешна структуракоето е неизвестно, но резултатът от излагането му може да бъде проследен.
В кибернетиката системите се изучават чрез техните реакции на външни влияния.
Кибернетиката също даде фундаментален статус в естествените науки на концепцията информацията като мярка за организация на систематаза разлика от концепцията за ентропията като мярка за дезорганизация.
За да стане по-ясно значението на информацията, помислете за дейността на извиканото идеално същество "Демонът на Максуел".Идеята за такова същество, нарушаващо втория закон на термодинамиката, английски физикМаксуел го очерта в книгата си „Теорията на топлината“ (1871). Работата на „демона на Максуел“ може да бъде представена по следния начин.
Когато частица се приближи до вратата от отделение със скорост над средната Аили частица със скорост под средната се приближава към вратата откъм купето IN, портиерът отваря вратата и частицата преминава през дупката. Кога частица със скорост под средната се приближава от купето? Аили от отделението излиза частица със скорост над средната IN,вратата се затваря.
Така в отделението се концентрират частици с по-висока скорост IN,и в отдела Аконцентрацията им намалява. Това причинява очевидно намаляване на ентропията; и ако свържем двете отделения с топлинна машина, все едно ще получим вечен двигател от втори вид.
Може ли демонът на Максуел да действа? Да, ако получава информация от приближаващи се частици за тяхната скорост и точка на удар върху стената. Това прави възможно свързването на информацията с ентропията.
Може би аналози на такива „демони“ работят в живи системи (например ензимите могат да твърдят това).
Концепцията за информация е голямо значение, че беше включено в заглавието на новия научно направление, възникнал на основата на кибернетиката, - Информатика(от съчетанието на думите „информация” и „математика”).
Кибернетиката разкрива зависимости между информацията и другите характеристики на системата. Работата на „демона на Максуел“ ни позволява да установим обратно пропорционална връзка между информацията и ентропията: с увеличаване на ентропията информацията намалява (тъй като всичко е осреднено); обратно, намаляването на ентропията увеличава информацията. Връзката между информация и ентропия също показва връзката между информация и енергия.
В рамките на кибернетиката се формулират и други понятия: „управление“, „организация“ и др., които се използват и от много научни дисциплини.
Кибернетиката също така създава нови методи за изследване, по-специално на законите, открити от кибернетиката, базирани метод на моделиране,широко използвани както в природните, така и в хуманитарните науки.
Създателят на кибернетиката Н. Винер като цяло твърди, че физическото функциониране на живия организъм и най-съвременните комуникационни машини са приблизително еднакви в желанието да се контролира нивото на ентропия с помощта на обратна връзка.
И двете системи имат сензори или рецептори, които им позволяват да получават информация от заобикаляща средана ниско енергийно ниво и го използвайте за по-нататъшни действия относно
външен свят. И в двата случая има изкривявания на информацията поради влиянието на самия апарат за възприятие, жив или изкуствен. Целта на получаването на информация е да се повиши ефективността на действията във външната среда. И в двата случая резултатът от действия (а не намерения) се връща в някакъв регулаторен център.
По този начин процесите на управление, смята Н. Винер, се подчиняват на едни и същи закони, независимо дали се случват в обществото, живата или неживата природа.
В края на 20в. развитие информационни технологиидоведе до създаването на глобалната информационна мрежа Интернет. От техническа гледна точка Интернет е асоциация от транснационални компютърни мрежи, свързващи всички видове компютри, които физически предават информация по всички налични видове линии. Интернет е децентрализиран, така че изключването дори на значителна част от компютрите няма да повлияе на работата му.
Според прогнозите, още през първата четвърт на 21 век. Интернет ще стане достъпен по същия начин както телефонът или телевизията, а информацията вече е станала най-важният факторразвитие на съвременната култура.
Заедно със субстратния (материален) и структурен подход, кибернетиката въвежда в научна употреба функционален подход като друг опция за системен подход V в широк смисълдуми.
Обобщаващият характер на кибернетичните идеи и методи доближава науката за управлението, каквато е кибернетиката, до философията. Задачата за обосноваване на първоначалните концепции на кибернетиката, особено като информация, управление, обратна връзка и др., изисква навлизане в по-широка, философска област на знанието, където се разглеждат атрибутите на материята - общи свойствадвижения, закони на познанието.
Кибернетиката изследва поведението на системите във взаимодействие с други системи и околната среда въз основа на съществуването на редица принципи, присъщи на системите от живата и неживата природа. Тези основни принципи включват:
Саморегулация;
изоморфизъм;
Обратна връзка;
Йерархия на управление;
Разделяне на цялото на подсистеми;
Динамична локализация.
Нека разгледаме същността и съдържанието на основните принципи, присъщи на системите на живата и неживата природа.
Саморегулация.Живите организми, техническите устройства и социално-икономическите процеси се отличават със способността си да се саморегулират. Например, птиците и бозайниците автоматично регулират вътрешната си телесна температура, като я поддържат на определено ниво, независимо от температурата на околната среда. В биологията това явление се нарича хомеостаза. В книгата си „Кибернетика или контрол и комуникация при животни и машини” Норберт Винер показа, че принципите на саморегулация както в живите организми, така и в техническите устройства са едни и същи и принципът на саморегулация е напълно възможен в управление на социални и икономически процеси. До средата на 20 век става ясно, че в живия организъм има цялата системарегулация, която отчита сигнали, идващи отвън, и на тяхна основа формира програма за балансиране на тялото с околната среда под формата на регулиране на вътрешната среда на тялото и външното поведение. Все още обаче оставаха въпроси без отговор как всъщност се е случило всичко това. Поради това човешкото тяло и неговата психика започват да се наричат „черна кутия“ и, за разлика от живите организми, техническият обект много често, по думите на създателя на кибернетичната наука Н. Винер, се нарича „бял“. кутия". С развитието на електронните изчислителни технологии и създаването на сложни технически системи, изградени върху законите на кибернетиката, стана ясно, че има много прилики между принципите на организиране на регулирането на живите организми и кибернетичните системи. Въз основа на това са правени опити за създаване на концепции и теории за регулиране биологични организмипо аналогия с кибернетичните системи. Опитът да се разбере дали графичните и аналитичните (символно-операторни) методи за определяне на функция представляват някакви особени форми на изоморфизъм като общ принцип на организиране на информационните процеси, е предприет от L. M. Wekker, представител на петербургската психологическа школа, въз основа на йерархична скала от пространствено-времеви нива подреждане на информационния сигнал по отношение на неговия източник (Фигура 5.6).
Фигура 5.6 – Скала на нивата на пространствено-времеви изоморфизъм на източника и носителя на информация
От гледна точка на кибернетиката, изоморфизмът е принципът на взаимно подреждане на две групи от състояния. Линейна последователност от символи е типична обща кодова форма на информационен сигнал, т.е. форма на взаимно подреждане на сигнала и източника, която отговаря на общите условия на пространствено-времевия изоморфизъм, която запазва инвариантна именно линейната последователност от елементи на двете изоморфни множества.
Ако имаме работа с решение на проблем, изразен под формата на работа със символи, и записването на аналитичната задача на функция въплъщава общото кодово ниво на съхраняване на информация за връзките, тогава решението на съответните проблеми на ниво на елементарни информационни процеси, т.е. на такова ниво на символни оператори, то представлява общото кодово ниво за извличане на информация за връзките.
Структурите на естествения език, както и знаковите системи на математическия език, принадлежат към общото кодово ниво на организация на сигнала и се появяват в съвременната литература под името езикови кодове. Това са типични едномерни серии, подреждането на които отговаря на общите условия на изоморфизма на пространство-времето. По този начин, оперирането със символи на ниво елементарни информационни процеси, които обикновено имат непсихична форма, в която се извършва междуиндивидуалното предаване на информация и нейното преобразуване в информационни технически устройства (изкуствен интелект), се отнася до общия код ниво на организация на сигнала, подредено по отношение на източника на информация в съответствие с най-общите условия на изоморфизма.
Изоморфизмът от гледна точка на кибернетиката е присъщ на структурата и функциите на управление в живите организми, машини и други системи, т.е. Ако разгледаме живите организми от гледна точка на управление и връзки, тогава те не се различават съществено от другите сложни динамични системи. Например, структурата на човешките нервни влакна е изградена на същите принципи като структурата на автоматичните линии; натрупването и обработката на информация в тях е дискретна по природа.
В допълнение, живите и неживите системи имат обратна връзка, така че някои основни характеристики на системите могат да бъдат симулирани с помощта на метода за статистическо тестване.
Обратна връзка.За системи от всякакво естество необходимо условиетяхното ефективно функциониране е наличието на обратна връзка, сигнализираща за постигнатите резултати. Въз основа на получената информация за резултатите от функционирането на системата, тече процес на коригиране на контролното действие. Системата за обратна връзка в опростена форма е показана на фигура 5.7.
| Обратна връзка |
| Вход |
| Изход |
| х |
| Р |
| Y |
Фигура 5.7 – Диаграма на система за обратна връзка
Въведете количество Рвлияе върху контролирания обект (процес) и се превръща в изходна величина Y. величина Yизползвайки канал за обратна връзка, той се подава към входа, регулира входната стойност Ри под формата на управляващ сигнал хвъздейства върху контролирания обект (процес) по нов начин.
Резултатът е връзка, която образува затворен цикъл. Има две форми на комуникация: негативна и позитивна. Отрицателната обратна връзка намалява отклонението на изходната стойност от определената стойност, т.е. има тенденция да установи и поддържа някакво стабилно равновесие.
Обратната връзка от гледна точка на кибернетиката е информационен процес, тъй като е свързана с обработката на информацията, получена като вход Р. Концепцията за обратна връзка е универсална. Използва се в различни области на науката и технологиите. В биологичните науки терминът "обратна връзка" често се появява под името "обратна аферентация".
Нека разгледаме йерархията на управление. Йерархията на управление се отнася до многостепенно управление, характерно за живите организми, техническите, социално-икономическите и други системи. Когато системите са изградени йерархично, по-ниските нива на управление се отличават с висока скорост на реакция и скорост на обработка на входящите сигнали. Колкото по-малко разнообразни са сигналите, толкова по-бърза е реакцията – отговорът на информацията. С нарастването на нивото на йерархията действията стават по-бавни, но имат по-голямо разнообразие. Те, като правило, не протичат с темпото на влияние, но могат да включват размисъл, сравнение и т.н. Такива принципи се използват широко в изграждането на индустриални организации.
Фигура 5.8 показва диаграма на йерархичната структура на производствена организация, състояща се от три нива.
Фигура 5.8 – Диаграма на йерархичната структура на производствена организация
Горното ниво на управление е представено от административно-управленския апарат на организацията ( изпълнителен директор, технически директор, директор по икономика и финанси и др.), който издава управленски решения и команди на средното ниво - нивото на отделите (магазини и др.) На средното ниво управленската информация се обработва и изпраща на по-ниското ниво на управленската йерархия – раздели. Резултатите от обработката на информацията на по-ниското ниво се предават по канали за обратна връзка на по-горното ниво на управление. Ако напредъкът на производствения процес се отклонява от предварително планираните стойности на обемите на продадената продукция, производителността на труда и т.н., с помощта на действия на най-високото ниво на йерархията на управление, напредъкът на производствения процес се регулира .
В общия случай управлението с йерархична структура се основава на факта, че всяка от подсистемите решава определен проблем в условия на относителна независимост. Управленските решения, по-специално прогнозните и оперативните планове, разработени на висшето ниво на управление, се координират постоянно от това ниво. Като се има предвид итеративният (обозначаващ повтарящо се действие) характер на разработването на управленски решения от подсистеми на съответното ниво, тяхната последваща координация от горното ниво се извършва многократно във времето.
При компютрите принципът на йерархичното управление се реализира най-пълно с микропрограмното управление. В този случай от централното устройство към блоковете на локалното устройство се изпраща обобщен сигнал - код на операцията. Например „добавете“, „умножете“. Локалното управляващо устройство разбива цялата операция на прости микрооперации или микроинструкции, които след това се изпълняват в необходимата последователност.
Разделяне на цялото на подсистеми. Множеството елементи, съставляващи системата, се комбинират в нея според определена характеристика или правило. Чрез въвеждане на някои допълнителни функции и правила, цялата съвкупност от елементи на системата може да бъде разделена на подмножества, като по този начин се отделят нейните компоненти от системата - подсистеми.
Така всяка система, състояща се от едно цяло, в същото време се състои от много подсистеми, всяка от които може да се разглежда като независима, отделна система. И обратно, всяка система, която представлява нещо цяло, е същевременно част, подсистема от по-голяма система.
Динамична локализация. В кибернетичните системи, поради наличието на връзки между елементите, се прилага принципът на динамично разположение, т.е. локализирането на информацията, в която съобщенията се предават във времева последователност чрез комуникационни канали. Следователно основното свойство динамична системае организацията на структурата на паметта под формата на времева последователност.
Това обаче не изключва статичното разполагане на информация в системните елементи за определено време. Въпреки това, последователното във времето предаване на съобщения между елементите е основната предпоставка за организиране на функционирането на такова множество елементи като система. В общия случай, поради дискретния характер на процесите на пренос на информация, идеята за динамична локализация е обобщение на концепцията за статична локализация и е в основата на процесите на нейното съхранение в система, която може да се разглежда като структура на паметта .
Всяка система може да се разглежда като система с памет, организирана в съответствие с принципа на динамичната локализация. Едно от специфичните свойства на системата като цяло и нейните отделни елементи е свойството на устойчивост на влиянието на входните влияния - свойството на самонивелиране. Свойството на самонивелиране се определя от способността на елемента да премине под въздействието на внезапно приложено входно въздействие към ново стабилно състояние без помощта на регулатор.
В резултат на това кибернетичните системи се разглеждат като системи за управление, а процесите на управление като процеси за обработка на информация.
Кибернетичният подход е един от най-разработените подходи за осъществяване на процесите на вземане на управленски решения в сложни организационни, организационни и технически системи, които включват Информационни системи. В кибернетичния подход всяко целенасочено поведение се разглежда като контрол. 1
За кибернетична система се допуска, че количеството информация в системата е ограничено и всеки поток от информация в системата (вход на информация) и поток от информация от системата към околната среда (изход на информация) са контролирани и наблюдавани . Като носители на информация се разглеждат материалните и енергийните потоци.
Когато обект на управление се отклонява от зададена програма, информацията по каналите за обратна връзка се изпраща от обекта към органа за управление. Получената информация се разработва и сравнява с информацията, характеризираща програмата (плана) за постигане на целите, и се определя несъответствието между съответните параметри. В органа за управление се разработва и приема управленско решение за отстраняване на несъответствията, което под формата на контролни действия се прилага към обекта на управление (чрез специални изпълнителни механизми). Наличието на всички необходими характеристики на кибернетичната система гарантира стабилността на нейното функциониране.
В общия случай управлението на обект в кибернетична система се осъществява чрез входове, изходи, структура и цели, параметри на външната среда, ако тези източници са оборудвани със специални средства за събиране, предаване и преобразуване на информация и канали за обратна връзка. и директна комуникация с обекта на управление.
Входовете и изходите са свързани с обекта и представляват материални потоци, обработвани от обекта. Всеки компонент на материалния поток се характеризира с набор от параметри и променливи, които образуват набор от информационни характеристики, които съставят информационните потоци.
Информационните потоци се формират от документи, съдържащи стойностите на параметрите, получени от резултатите от техните измервания в процеса на наблюдение на състоянието на входове, изходи и обект в определени моменти от време. Тези потоци са изход за обекта и вход за контролния елемент, пристигащи през канали за обратна връзка. В резултат на обработката на тази информация в отделите на управителния орган се взема решение, което под формата на директивни документи, формиращи потоци, се предава по директни комуникационни канали към обекта Иреализирани под формата на контролни действия.
Системите, които изучава кибернетиката, са множество подсистеми и елементи, свързани помежду си с верига от причинно-следствени зависимости. Всяка машина или жив организъм е пример за системи от взаимосвързани подсистеми и елементи. Работата на едни подсистеми и елементи предизвиква действието на други подсистеми и елементи.
Тази ситуация се наблюдава при химични, биологични, машинни и социално-икономически процеси. Това направи възможно създаването на такава наука като кибернетиката. Кибернетиката като наука се занимава с изучаването на произволни системи, които са способни да възприемат, съхраняват и обработват информация, използвайки я за контрол и регулиране на протичащи процеси. Като наука кибернетиката не може да съществува сама по себе си. Подхранва се от други науки и има тенденция към саморазвитие.
Изследването на произволни системи и процесите, протичащи по време на това, изисква участието на различни науки. Кибернетиката може да бъде представена под формата на два компонента: общ (теоретичен) и приложен. Общата (теоретична) кибернетика включва основно теориите на информацията, програмирането и системите за управление. Приложната кибернетика включва техническата, биологичната, военната и икономическата кибернетика. Един от важните раздели на приложната кибернетика е икономическата кибернетика, която изучава процесите, протичащи в системите. Национална икономика. Когато се изучават системи за управление, общите методи, използвани както в общата, така и в приложната кибернетика, са „анализ на системите“, „изследване на операции“ и т.н.
Представянето на кибернетиката като система от науки е показано на фигура 5.6.
| други |
Фигура 5.9– Кибернетиката като набор от науки
Библиография
1. Система // Big Russian енциклопедичен речник. – М.: BRE. – 2003, стр. 1437.
2. Берталанфи Л. фон. Обща теория на системите - критичен преглед // Изследвания по обща теория на системите: Сборник преводи / Общ. изд. и се издигнете Изкуство. В. Н. Садовски и Е. Г. Юдин. – М.: Прогрес, 1969. С. 23–82.
3. Берталанфи Л. фон. История и състояние на общата теория на системите // Системни изследвания. – М.: Наука, 1973.
4. Волкова В. Н., Денисов А. А. Теория на системите: учебник. – М.: висше училище, 2006. – 511 с.
5. Кориков A.M., Павлов S.N. Теория на системите и системен анализ: учебник. надбавка. – 2. – Томск: Томс. състояние Университет по системи за управление и радиоелектроника, 2008. – 264 с.
6. Месарович М., Такахара И. Обща теория на системите: математически основи. – М.: Мир, 1978. – 311 с.
7. Перегудов F.I., Тарасенко F.P. Въведение в системния анализ. – М.: Висше училище, 1989.–367 с.
8. Уйомов А. И. Системен подходИ обща теориясистеми – М.: Мисъл, 1978. – 272 с.
9. Черняк Ю. И. Системен анализ в икономическото управление. – М.: Икономика, 1975. – 191 с.
10. Ashby W. R. Въведение в кибернетиката. – 2. – М.: КомКнига, 2005. – 432 с.
11. GOST R ISO IEC 15288-2005 Системно инженерство. Процеси на жизнения цикъл на системата
12. В. К. Батоврин. Речникв системното и софтуерното инженерство. – М.: DMK Press. – 2012 г. – 280 с.
13. Алгазинов, Е. К. Анализ и компютърно моделиране на информационни процеси и системи: учебник/ [Е. К. Алгазинов, А. А. Сирота]; Под общ изд. Доктор на техническите науки А. А. Сираци. – М.: Диалог-МИФИ, 2009. – 416 с. Гриф: Препоръчвам. UMO.
14. Качала В.В. Основи на теорията на системите и системния анализ. Урокза университети. – М.: Гореща линия-Телеком, 2007. – 216 с.: ил.
15. Белякова Н.Б. Основи на теорията на системите и системния анализ. Лекционен курс. Санкт Петербург. – 2013. – 120 с.
16. Советов, Б. Я. Теория на информационните процеси и системи: учебник / [Б. Ю. Советов, В. А. Дубенецки, В.В. Цехановски и др.]; редактиран от Б. Я. Советова. – М.: Издателски център „Академия”, 2013. – 432 с. Шия: Добавяне. UMO.
17. Информационни системи и технологии в икономиката и управлението: учебник / [В. В. Трофимов и др.]; редактиран от В. В. Трофимова; Санкт Петербург. състояние Икономически и финансов университет. - М.: Юрайт, 2011. - 478 с. : ил., табл. - (Основи на науките). - Шия: Добавяне. UMO.
18. – Информационни системи в икономиката : учеб. наръчник / ред. Чистова Д. В. - М.: Инфра-М, 2011. – 234 с.
19. - Золотов, С. И. Интелигентни информационни системи: учебник. надбавка / S.I. Золотов. - Воронеж: Научна книга, 2007. - 140 с.
20. Избачков, Ю. С. Информационни системи : [учебник] / Ю. С. Избачков, В. Н. Петров. - 2-ро изд. - Санкт Петербург. : Петър, 2008. – 656 с.
21. Путкина, Л. В. Интелигентни информационни системи / Л. В. Путкина, Т. Г. Пискунова. - Санкт Петербург. : Издателство на Държавното унитарно предприятие в Санкт Петербург, 2008. – 223
Теория на информационните процеси и системи
