Классификация управляемых процессов

Для обеспечения необходимого и эффективного управления каждой системы необходимо знать, каким образом реализуются процессы.

Процессы системы — это совокупность последовательных изменений состояния системы для достижения цели.

К процессам системы относятся:

- входной процесс;

- выходной процесс;

- переходный процесс системы.

Входной процесс — множество входных воздействий, которые изменяются с течением времени. Функции входных процессов – это задания, полученные по определённым правилам. Выходной процесс можно задать, если каждому моменту времени t поставить в соответствие по определенному правилу ω входные воздействия x Моменты времени t определены на множестве Т, t принадлежит множеству Т. В результате процесс будет представлять собой функцию времени.

Выходной процесс это множество выходных воздействий на окружающую среду, которые изменяются с течением времени. Воздействие системы на окружающую среду определяется выходными величинами (реакциями).

Выходные величины изменяются с течением времени и образуют выходной процесс, представляющий функцию от реализаций входного процесса. Множество допустимых функций выходного процесса обозначим Г = {у, Т — У}.

Переходной процесс системы (процесс системы) – это множество преобразований начального состояния и входных воздействий в выходные величины, которые изменяются с течением времени по определённым правилам.

Графически переходная функция представлена на рис. 3.2.1.

Рис. 3.2.1. Переходная функция

Переходная функция состояния описывает переходный процесс системы. Переходный процесс системы (процесс системы) — множество преобразований начального состояния и входных воздействий в выходные величины, которые изменяются с течением времени по определенным правилам.

Для корректировки протекающего процесса используется механизм обратной связи. В сложных системах механизмы действия обратной связи могут приобретать достаточно сложный характер и действовать отдельно на каждом участке процесса.

В этом случае становится необходимым устанавливать многозвенную систему обратных связей на каждом участке процесса, а при необходимости, обеспечивать взаимодействие множества обратных связей в системах корректировки процесса (рис.3.2.2).

Рис. 3.2.2. Многозвенная система с множеством обратных связей

Системные потребители (покупатели) существуют на всех уровнях действия подсистем. Требования к системе диктуются потребителем (покупателем) в форме ограничений. Ограничения должны быть установлены руководителями организаций

участвующих в определении политики (рис. 3.2.3.).

Рис. 3.2.3.Воздействие потребителя на управление системой.

Реализация процесса и модель управления зависит от классификации процесса. Соответственно используются различные классификационные признаки, и направление организации управления в каждом случае учитывает класс систем.

Классификация систем представляет следующие типы.

По природе элементов системы делятся на реальные и абстрактные.

Реальными (физическими) системами являются объекты, состоящие из материальных элементов. Среди них обычно выделяют механические, электрические (электронные), биологические, социальные и другие подклассы систем и их комбинации.

Абстрактные системы составляют элементы, не имеющие прямых аналогов в реальном мире. Они создаются путем мысленного отвлечения от тех или иных сторон, свойств и(или) связей предметов и образуются в результате творческой деятельности человека. Иными словами, это продукт его мышления. Примером абстрактных систем являются системы уравнений, идеи, планы, гипотезы, теории.

По происхождения выделяют естественные и искусственные системы.

Естественные системы, будучи продуктом развития природы, возникли без вмешательства человека. Искусственные системы это результат созидательной деятельности человека, со временем их количество увеличивается.

По длительности существования системы подразделяются на постоянные и временные. К постоянным, обычно, относятся естественные системы. Все искусственные системы относят к временным.

В зависимости от степени изменчивости свойств - системы делятся на: статические и динамические. К статическим относятся системы, при исследовании которых можно пренебречь изменениями во времени характеристик и существенных свойств. Статическая система — это система с одним состоянием.

В отличие от статических, динамические системы имеют множество возможных состояний, которые могут меняться как непрерывно, так и дискретно.

В зависимости от степени сложности системы делятся на простые, сложные и большие.

Простые системы с достаточной степенью точности могут быть описаны известными математическими соотношениями. Особенность простых систем — в практически взаимной независимости от свойств, которая позволяет исследовать каждое свойство в отдельности, в условиях классического лабораторного эксперимента и описать методами традиционных технических дисциплин (электротехника, радиотехника, прикладная механика и др.). Примерами простых систем могут служить отдельные детали, элементы электронных схем и т.п.

Сложные системы состоят из большого числа взаимосвязанных и взаимодействующих элементов, каждый из которых может быть представлен в виде системы (подсистемы). Сложные системы характеризуются многомерностью (большим числом составленных элементов), многообразием природы элементов, связей, разнородностью структуры. К сложной можно отнести систему, обладающую, по крайней мере, одним из нижеперечисленных признаков:

- систему можно разбить на подсистемы и изучать каждую из них отдельно;

- система функционирует в условиях существенной неопределенности и воздействия среды на нее, обусловливает случайный характер изменения ее показателей;

- система осуществляет целенаправленный выбор своего поведения.

Сложные системы обладают свойствами, которыми не обладает ни один из составляющих элементов. Сложными системами являются живые организмы, в частности человек, ЭВМ и т.д. Особенность сложных систем заключается в существенной взаимосвязи их свойств.

Большие системы — это сложные пространственно-распределенные системы, в которых подсистемы (их составные части) относятся к категориям сложных.

Дополнительными особенностями, характеризующими большую систему, являются:

- большие размеры и сложная иерархическая структура;

- циркуляция в системе больших информационных, энергетических и материальных потоков;

- высокий уровень неопределенности в описании системы.

По степени связи с внешней средой системы делятся на изолированные, закрытые, открытые равновесные и открытые диссипативные.

Изолированные системы не обмениваются со средой энергией и веществом. Процессы самоорганизации в них невозможны. Энтропия изолированной системы стремится к своему максимуму.

Закрытые системы не обмениваются с окружающей средой веществом, но обмениваются энергией. Они способны к фазовым переходам в равновесное упорядоченное состояние

Открытые систем ы обмениваются с окружающей средой энергией и веществом. По теории И. Пригожина, для открытых равновесных систем в стационарных

состояниях функция диссипации имеет минимум, т.е. соблюдается принцип экономии энтропии.

Открытые диссипативные системы возникают в результате кооперативных процессов. Их поведение не линейно. Механизм образования диссипативной структуры: подсистемы флуктуируют, иногда достигая точки бифуркации, после которой может наступить порядок более высокого уровня. Переходы в состояния динамической упорядоченности, когерентности, автоколебаний и автокаталитических реакций и в результате роста флуктуаций, являются, своего рода, фазовыми переходами.

К техническим относятся системы, которые функционируют без участия человека. Как правило, это системы автоматического управления, представляющие собой комплексы устройств, предназначенных для автоматического изменения, например, координат объекта управления, с целью поддержания желаемого режима его работы.

Такие системы реализуют процессы технологического управления. Они могут быть как адаптивными, т.е. приспосабливающимися к изменению внешних и внутренних условий, в процессе работы, путём изменения своих параметров или структуры для достижения требуемого качества функционирования, так и неадаптивными.

К организационным системам относятся социальные системы — коллективы людей, общество в целом.

Активные системы способны противостоять воздействиям среди (противника, конкурента и т.д.) и сами могут воздействовать на нее.

Поиск по сайту: