Исследование систем управления: учебное пособие

Рассмотрим более подробно некоторые типы систем управления. По возможности дополнения системы управления новыми элементами и подсистемами выделяются открытые и закрытые системы управления. Открытая система может быть дополнена новыми элементами и подсистемами, т. е. это система с проницаемыми границами, имеющая входы и выходы для обмена с внешней средой ресурсами, в том числе информацией, которая является разновидностью интеллектуальных ресурсов предприятия. Закрытая система управления лишена возможности дополняться новыми элементами и подсистемами, т. е. это система с непроницаемыми границами, не имеющая входов и выходов для обмена с внешней средой ресурсами, включая информацию.

По типам связей между элементами выделяют жесткие и гибкие системы управления. В жестких системах управления связи между элементами и подсистемами заданы на этапе проектирования системы управления и в процессе ее функционирования изменению не подлежат. На уровне предприятия примером системы управления с жесткими взаимосвязями между элементами может служить непереналаживаемая автоматическая линия. Гибкие системы управления допускают изменение взаимосвязей между элементами в процессе функционирования системы. На уровне предприятия примером таких систем являются гибкие производственные системы, которые с минимальными затратами времени могут быть переналажены на выпуск продукции другой номенклатуры в пределах технологических возможностей системы.

По наличию вертикальных взаимосвязей системы управления разделяются на неиерархические (одноуровневые, плоские) и иерархические (многоуровневые). Для всех систем управления, построенных по иерархическому принципу, характерно такое свойство, как живучесть (устойчивость). Под живучестью (устойчивостью) системы управления понимается свойство этой системы противостоять возмущающим воздействиям внешней среды и выполнять свои функции в условиях такого воздействия. Благодаря свойству живучести (устойчивости) системы управления отказ какого-либо элемента (а иногда и подсистемы) не приводит к отказу всей системы управления, а только к некоторому снижению эффективности и результативности ее функционирования. Например, применительно к производственной системе, входящей в систему управления предприятием, в условиях многопоточной обработки выход из строя одного или нескольких агрегатов (станков) не приводит к остановке всей системы. Однако в этой ситуации снижается производительность и изменяется алгоритм управления подачей сырья и материалов, транспортировкой незавершенного производства и т. д. В технических и экономических системах живучесть (устойчивость) обеспечивается за счет резервирования, т. е. параллельного функционирования родственных элементов одинакового назначения. В технических системах управления работа по такому признаку получила название функционирование с «горячим» резервом .

По степени устойчивости отношений между элементами системы управления делятся на детерминированные, вероятностные (стохастические), хаотические и комбинированные. В детерминированных системах управления отношения между элементами и подсистемами носят устойчивый характер. Характер изменения этих взаимосвязей может быть определен с вероятностью, равной 100 %. В вероятностных (стохастических) системах управления отношения между элементами и подсистемами носят случайный (вероятностный) характер. Характер изменения этих взаимосвязей во времени точно предсказать невозможно, он может быть определен с вероятностью менее чем 100 %. В хаотических системах управления отношения между элементами и подсистемами носят непредсказуемый характер. Вероятность возникновения этих отношений вообще установить нельзя. В комбинированных системах управления отношения между элементами в различных подсистемах, а также между подсистемами в рамках всей системы управления носят различный характер – детерминированный, вероятностный (стохастический) или хаотический.

По степени сложности выделяют простые и сложные системы. Сложным системам присущи такие свойства, как уникальность и слабопредсказуемость. Простые системы управления характеризуются другими свойствами. Например, на уровне предприятия как системы управления отдельные его подсистемы характеризуются циклическим или регулярным характером функционирования.

При исследовании систем управления широкое распространение получил кибернетический подход к описанию систем управления. В соответствии с этим подходом появляется возможность с формальной точки зрения описать процесс функционирования систем различного класса (технических, экономических и т. д.). Выполнив такое описание, можно выявить общие закономерности построения и функционирования различных систем управления.

Если учесть, что устойчивость любой системы управления во многом обеспечивается за счет введение в систему механизма отрицательной обратной связи и организации процесса управления системой по отклонениям, то с точки зрения кибернетического подхода модель системы управления будет выглядеть следующим образом (рис. 2.1).