Обратная связь есть функция подсистемы, сравнивающей выход с критерием. Целью обратной связи является управление. Управление определяется как такое состояние системы, когда она находится под контролем. Действие находящейся под контролем подсистемы поддерживается посредством •устранения различия между выходом и критерием. Обратная связь подразумевает наличие подсистемы, предназначенной для восприятия выхода с целью достижения или сохранения управления. Управление предполагает программированное средство измерения отклонений выхода от того, что планировалось или ожидалось.
Управление есть такой объект систем и подсистем, который имеет особые свойства и связи. В человеко-машинных подсистемах элементы управления заключены в оборудовании, программах и соответствующих процессах подсистем. Процесс управления служит для того, чтобы сделать измерение действия системы методичным, последовательным . и регулярным. Управление с помощью обратной связи есть средство, с помощью которого итеративные процессы могут быть интегрированы в конструкции подсистем. Интегрированным процессом называется такой, в котором объекты подсистемы теряют свой независимый характер; в интегрированных системах объекты могут быть определены только в контексте подсистемы или системы, к которой они принадлежат.
Процедура проб и ошибок эвристического метода является процессом, управляемым с помощью обратной связи; индивидуальные отличия в решении проблемы людьми указывают, что эффективность управления может быть достигнута в.некотором диапазоне: от низкой до высокой. Решение проблемы вообще зависит от интуитивного, не подчиняющегося определенным прави лам применения управления с помощью обратной связи как устройства, посредством которого решения создаются, проверяются и объявляются разумными.
Единственное назначение подсистем обратной связи—изменение идущего процесса. Если выход вводится автоматически и без изменения через подсистему (обратной связи, процесс обновления может быть схематически представлен так, как это сделано на рис. 2.7.
Подсистема АА на этой схеме предшествует двум подсистемам: АВ и АС. Но она играет по отношению к ним разные роли: обратная связь АВ дает вход в подсистему АА, но, кроме того, выход АА используется как вход в подсистему АС. Выход подсистемы АС поступает на входную сторону подсистемы АЕ. Подсистемы АА, АС и АЕ видоизменяются собственными функциями подсистем обратной связи; они также изменяются воздействием результатов последующих действий. Например, подсистема АЕ изменяет подсистему АА с помощью обратной связи AF.
Схема рис. 2.7 позволяет пояснить обратную связь:
1) как объект отдельного процесса подсистемы;
2) как объект интегрированного процесса подсистемы;
3) как распределенный по времени объект, возвращающий выход подсистемы с высшим приоритетом (более поздний во времени), для сравнения с критерием подсистемы низшего приоритета (более раннего во времени).
Предположим, что система состоит из следующих подсистем:
1) автомобиль и водитель;
2) путь (направление) и скорость автомобиля;
3) дорога и дорожные знаки;
4) время дня или ночи;
5) окружающая обстановка.
Чтобы упростить пример, будем считать, что автомобиль, водитель, а также путь и скорость автомобиля заключены в подсистеме АА, дорога и дорожные знаки— в подсистеме АС, а время дня или ночи и окружающая обстановка--в подсистеме АЕ. Выход подсистемы AC— положение автомобиля на дороге относительно дор'ож-ных знаков и других наличных условий. Выход обратной связи, который передается из АЕ в АА, есть оценки водителем безопасности движения и соответствия пределу скорости, которые получаются им сравнением с тем, что ему известно как приемлемые характеристики вождения. Подсистемы АВ, AD и AF будем называть подсистемами критериев действия системы. В подсистемах AA, АС и АЕ результаты сравнения характеристик движения с критериями АВ, AD и AF обрабатываются и возвращаются в подсистему АА, в которой водитель корректирует путь и скорость экипажа.
В приведенном схематическом примере процесса управления подсистема обратной связи показана вне процессора. Однако производящий выход процесс системы вообще может быть тем же самым объектом, который выполняет функцию обратной связи. Этот случай показан на рис. 2.8. Чтобы обратная связь вводилась в идущий процесс системы, она подобно входу должна быть возбуждена. Это может делаться автоматически (программно), внутри машины, или человеком. В любом случае подсистема обратной связи должна быть воплощена -в конструкции. Цель конструирования состоит в сохранении или улучшении характеристик подсистемы.
Обычно деловые системы не конструируются так, чтобы действовать только на основе исключения, хотя принцип исключения может быть использован. Чтобы система могла воспринимать вход, имеющий определенные вариации, ее конструкция должна быть достаточно «широкой». Поскольку деловая деятельность является открытой системой, она получает большое число входов от многих источников. Часть из них представляет обратную связь, дающую сообщения от работ внутри данной деловой деятельности, другие же приходят извне ее. Те, которые приходят извне, могут возникать у конкурентов, поставщиков или заказчиков. Границ анализа проблемы должны проводиться так, чтобы включить все источники входов и обратной связи, влияющие на действие изучаемой полной системы.
Обратная связь «воздействует» на систему. Воздействие есть средство изменения существующего состояния системы путем возбуждения силы, позволяющей это сделать. Действие обратной связи может превзойти существующий вход в зависимости от места, времени, формы, интенсивности, содержания и длительности воздействия (см. гл. 3). Тот, кто решает проблему, должен 'вмешиваться в существующее состояние, чтобы выполнить свою задачу. Воздействие может заставить систему пройти ее критическую точку и прекратить работу или заработать быстрее. Для специалистов, решающих проблему, по определению, нет таких частей системы, которые были бы свободны от дефектов. Причина неправильного функционирования системы может быть заключена в любой подсистеме. Проблема не может быть решена, если опасаются устанавливать.. местонахождение причины неправильного функционирования системы или воздействовать на ее неправильную работу.
Управление может функционировать внутри или вне процессора. Примером управления, внутреннего по отношению к процессору, может служить случай, когда оно является частью физической конструкции машины, Клапан паровой машины—пример внутреннего управления. Примером внешнего по отношению к процессору управления является контроль изделия, который следует за работой станка. Внутреннее управление может быть представлено схемой рис. 2.9. В системе, приведенной на этой схеме, операция контроля входа заставляет процессор исключать такой вход, который по своему масштабу или форме не подходит для действия системы. Управление может также иметь форму редактирования входа, что позволяет исключать некоторые данные до их поступления в системный процесс. Нет никаких ограничений на число механизмов управления каждой системы, хотя чрезмерный контроль может привести к удорожанию и торможению действия системы. В типичных системах очистки нефти широко применяется контроль входа, процесса и выхода.
Внешнее управление, – может быть иллюстрировано с помощью схемы рис. 2.10. Ее элементами являются:
Элементы системы
Характеристики управления
1. Станок
Конструкция станка позволяет удерживать отклонения в заданном диапазоне. Это обеспечивается физической установкой зажимов, фиксаторов, режущего инструмента. Все это внутреннее управление.
2. Оператор
Использование чертежей; применение ИИ-рабочий инструмента для проверки отклонений в процессе выполнения работы; использование регулировок скорости, подачи и глубины резания материала во время процесса. Все это внутреннее управление.
3. Контролер
Чертежи; спецификации; инструменты; знание принятых допусков. Это внешнее управление.
Если станок сам не способен удерживать отклонение в заданных пределах, средством управления может быть только человек. Перестройка зажимов, фиксаторов и режущего инструмента для компенсации недостающих качеств станка снижает производительность и качество. Человек —не совершенное средство управления, так как он лишен машиноподобных качеств. Он не. ведет управления с необходимой строгостью. Он может вмешиваться в процесс слишком рано или слишком поздно. Управление, осуществляемое человеком, может быть определено с помощью набора правил или требовании; они могут быть устными или письменными.
Функции рабочего при работе на станках с программным управлением могут быть ограничены установкой и съемкой изделия, перезарядкой ленты и контролем критических размеров изделия после процесса. В этом примере процесс управления одновременно внутренний по отношению к станку (он снабжен внутренней программой) и внешний в форме функции наблюдения, выполняемой рабочим. Контролеры при приемке выполняют функцию обработки данных (проверку), которая неотделима от функций управления, необходимых для предшествующей операции.
Процесс проверки может быть описан детально выделением объектов, которые определяют его как подсистему. На каждой ступени расчленения будет находиться процессор (технологический—прим. перев.} и процессор управления. На некоторых, но не на всех из этих ступеней может проводиться контроль входа. У каждого из частных процессов, совместно образующих -полную подсистему контроля, есть входы н выходы. В каждом из частных процессов могут также быть и процессы обратной связи. Процедура измерения размеров микрометром, выполняемая контролером, показана па рис. 2.11. Чертеж есть средство контроля, содержащее правила, с помощью которых контролер принимает или бракует деталь. Чертеж имеет одинаковую силу для рабочего и для контролера. Средства контроля есть устройства, которые с равной силой1 прилагаются к двум или более подсистемам. Использование микрометра также является средством контроля: рабочий н контролер мо1ут применять один и тот же инструмент При одних и тех же ограничениях, чтобы определить, находится ли измеряемый диаметр в пределах допустимых отклонений. Допустимое отклонение, указываемое чертежом,— жесткое требование. Однако само по себе применение микрометра не является строгой процедурой. Контролер может иметь больше времени, быть более опытным или иметь лучший инструмент. Поэтому он может проводить более точные измерения. Рабочий не имеет возможности организовывать свою работу так, как это делает контролер. Кроме того, условия его работы могут отличаться от условий работы контролера, например могут возникнуть трудности при считывании с измерительного инструмента. Рабочий просто может забыть проверить размер диаметра так, как требуется.