90815

Інформаційний обмін в системах управління. Проблеми і шляхи розвитку інформатизації керування

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Інформаційні технології управління та інформаційної діяльності можуть бути використані для задоволення схожих інформаційних потреб працівників різних функціональних підсистем підрозділів або рівнів управління фірмою. Цей зв’язок стає критичним коли планується управління на перспективу.

Украинкский

2015-06-11

143.5 KB

0 чел.

Інформаційний обмін в системах управління

Проблеми і шляхи розвитку інформатизації керування

Метою використання інформаційних технологій в управлінні та інформаційній діяльності є задоволення інформаційних потреб усіх без винятку співробітників фірм, що мають справу з прийняттям рішень та опрацюванням даних.

Інформаційні технології управління та інформаційної діяльності можуть бути використані для задоволення схожих інформаційних потреб працівників різних функціональних підсистем (підрозділів) або рівнів управління фірмою. Ці дані мають вигляд регулярних чи спеціальних управлінських звітів.

В сучасному менеджменті існує прямий взаємозв'язок між діловою стратегією, правилами і процедурами, з одного боку, і інформаційним програмним забезпеченням систем, обладнанням, базами даних і передаванням даних - з іншого. Зміни в одному з цих компонентів часто вимагають змін в інших компонентах. Цей зв'язок стає критичним, коли планується управління на перспективу. Те, що в бізнесі будуть робити через п'ять років, часто залежить від того, що системи зможуть робити зараз. Збільшення частки на ринку, рух у бік підвищення якості чи здешевіння виробництва при випуску нових виробів і при збільшенні продуктивності праці службовців все більше залежать від видів і якості інформаційних систем в організації.

Якщо змінилися інформаційні технології в організації (наприклад, програмне забезпечення), ці зміни впливають на три інші компоненти. Можуть бути кадрові перестановки, зміни методів роботи, перетворення структури організації

Для інформаційних систем і технологій є цілком природним те, що вони застарівають і замінюються новими. При впровадженні нової інформаційної технології в організації слід оцінити ризик відставання від конкурентів через її неминуче старіння згодом, тому що інформаційні продукти, як будь-який вид матеріальних товарів, мають надзвичайно високу швидкість змінюваності новими видами чи версіями. Періоди змінюваності коливаються від декількох місяців до одного року. Якщо в процесі впровадження нової інформаційної технології цьому фактору не приділяти належної уваги, можливо, що до моменту завершення переходу компанії на нову інформаційну технологію вона вже застаріє і слід буде вживати заходів щодо її модернізації. Такі ситуації з впровадженням інформаційної технології звичайно пов'язують з недосконалістю технічних засобів, тоді як основною причиною є відсутність чи слабка опрацьованість методології використання інформаційної технології.

Історично інформаційні системи розвивалися таким чином.

Централізована обробка інформації на ЕОМ обчислювальних центрів була першою історично сформованою технологією. Створювалися великі обчислювальні центри колективного користування, оснащені великими ЕОМ, застосування яких дозволяло обробляти значні масиви вхідної інформації й одержувати різні види інформаційної продукції, що потім передавалася користувачам. Такий технологічний процес був зумовлений недостатнім оснащенням обчислювальною технікою підприємств і організацій.

Переваги методології централізованої технології:

можливість звертання користувача до великих масивів інформації у вигляді баз даних і до інформаційної продукції широкої номенклатури;

порівняльна легкість упровадження методологічних рішень з розвитку й удосконалення інформаційної технології завдяки їхньому централізованому прийняттю.

Недоліки такої методології також очевидні:

• обмежена відповідальність персоналу, що не сприяє оперативному одержанню інформації користувачем, тим самим перешкоджаючи правильності прийняття управлінських рішень;

• обмеження можливостей користувача в процесі одержання й використання інформації.

Децентралізована обробка інформації пов'язана з появою персональних комп'ютерів і розвитком засобів телекомунікацій. Вона істотно потіснила попередню технологію, оскільки надає користувачу широкі можливості в роботі з інформацією і не обмежує його ініціатив.

Перевагами такої методології є:

гнучкість структури, що забезпечує ініціативу користувача;

посилення відповідальності нижчої ланки співробітників;

зменшення потреби в користуванні центрального комп'ютера і відповідно контролю з боку обчислювального центра;

більш повна реалізація творчого потенціалу користувача завдяки використанню засобів комп'ютерного зв'язку.

Ця методологія має й свої недоліки:

складність стандартизації через велику кількість унікальних розробок;

психологічне неприйняття користувачами у готових програмних продуктах стандартів, що рекомендуються обчислювальним центром;

нерівномірність розвитку рівня інформаційної технології на місцях, що в першу чергу визначається рівнем кваліфікації конкретного працівника.

Описані переваги й недоліки централізованої і децентралізованої інформаційної технології обумовили необхідність дотримання лінії розумного застосування і першого, і другого підходів.

Раціональна методологія, за якою обов'язки мають розподілятися, така:

• обчислювальний центр повинен відповідати за вироблення загальної стратегії використання інформаційної технології, допомагати користувачам як у роботі, так і в навчанні, встановлювати стандарт і визначати політику застосування програмних і технічних засобів;

• персонал, що використовує інформаційну технологію, повинний дотримуватися вказівок обчислювального центра, здійснювати розробку своїх локальних систем і технологій відповідно до загального плану організації.

Раціональна методологія використання інформаційної технології дозволить досягти більшої гнучкості, підтримувати загальні стандарти, забезпечити сумісність інформаційних локальних продуктів, знизити дублювання діяльності і т.д.

На цей час стало зрозуміло, що майбутнє - за розподіленими технологіями обробки інформації та за їх роздільною централізованою і децентралізованою експлуатацією. Виявилося, що в інформаційних системах спостерігаються такі тенденції:

відбувається дрейф інтересів користувачів від використання машин обчислювачів до використання обчислювальних і інформаційних мереж;

знижується інтенсивність необхідного обслуговування при використанні інформаційних систем (наприклад, унаслідок перекладання деяких завдань обслуговування на користувача при відповідній його підготовці);

виходять на передній план захищеність інформації й інформаційної системи в цілому на основі комплексів мереж.

Ці тенденції необхідно виявити, оцінити й описати при формуванні цілей інформаційної системи на стратегічному рівні, а потім трансформувати у вигляді завдань на оперативному рівні. Ефективне використання всіх засобів інформатизації складають основу менеджменту інформаційних систем.

Існує декілька поглядів на розвиток інформаційних систем і технологій з використанням комп'ютерів, що визначаються різними ознаками розподілу. Загальним для всіх підходів є те, що з появою персонального комп'ютера розпочався новий етап розвитку використання інформаційних технологій.

Перший етап (1960-1970 pp.) - «електронна» технологія, основним інструментарієм якої стають великі ЕОМ та створені на їх базі автоматизовані системи керування (АСК) й інформаційно-пошукові системи, оснащені широким спектром базових і спеціалізованих програмних комплексів. Обробка даних - в обчислювальних центрах у режимі колективного користування. Основним напрямком розвитку інформаційної технології була автоматизація операційних рутинних дій людини. Етап характеризується складністю обробки великих обсягів даних в умовах обмежених можливостей апаратних засобів. Головним критерієм оцінки ефективності створюваних інформаційних систем була різниця між витраченими на розробку та зекономленими в результаті впровадження засобами. Основною проблемою на цьому етапі була психологічна: погана взаємодія користувачів, для яких створювалися інформаційні системи, і розробників через розбіжність їхніх поглядів щодо розуміння вирішуваних проблем. Унаслідок цього створювалися системи, які користувачі погано сприймали і, незважаючи на досить широкі можливості, не використовували повною мірою.

Другий етап (з початку 1980-х років) — «комп'ютерна» технологія, основним інструментарієм якої є персональний комп'ютер із широким спектром стандартних програмних продуктів різного призначення. Комп'ютер стає інструментом непрофесійного користувача, а інформаційні системи - засобом підтримки прийняття його рішень. На цьому етапі відбувається процес персоналізації систем підтримки прийняття рішень певними фахівцями. Подібні системи мають вбудовані елементи аналізу й інтелекту для різних рівнів керування, реалізуються на персональному комп'ютері й використовують телекомунікації. Користувач зацікавлений у проведеній розробці, налагоджується контакт із розробником, виникає взаєморозуміння обох груп фахівців. На цьому етапі використовується як централізована обробка даних, характерна для першого етапу, так і децентралізована, що ґрунтується на рішенні локальних завдань і роботі з локальними базами даних на робочому місці користувача. Проблеми - максимальне задоволення потреб користувача й створення відповідного інтерфейсу роботи в комп'ютерному середовищі, а також відставання програмного забезпечення від рівня розвитку апаратних засобів.

Третій етап (з початку 1990-х pp.) - створення сучасної технології інформаційних систем. Починають широко використовуватися в різних галузях глобальні та локальні комп'ютерні мережі. Етап пов'язаний з аналізом стратегічних переваг у бізнесі і заснований на досягненнях телекомунікаційної технології розподіленої обробки інформації. Інформаційні системи мають за мету не просто збільшення ефективності обробки даних, але й допомогу менеджеру.

Проблеми цього етапу дуже численні. Найбільш важливими з них є:

вироблення угод і встановлення стандартів, протоколів для комп'ютерного зв'язку;

організація доступу до стратегічної інформації;

організація захисту й безпеки інформації.

Четвертий етап (кінець 1990-х р. - початок XXI століття) - розвиток комунікаційних, глобальних і локальних комп'ютерних мереж. На основі високих темпів росту характеристик апаратних засобів, цінової доступності для різних груп споживачів, розробки нових стандартів зв'язку цей етап реалізує потенційні переваги застосування інформаційних систем і технологій. Бурхливий розвиток Інтернет-бізнесу і загальна глобалізація економіки на цій основі вже досить помітно впливають на економічне життя окремих держав і регіонів планети. Проблемами є контроль і безпека інформаційних потоків як на рівні окремих компаній, так і на рівні держав. Боротьба за володіння та захист інформації - ключовий момент у сфері забезпечення управлінської діяльності компаній.

Інформація і її роль у процесі керування

У сучасних умовах посилення тенденцій глобалізації й інформатизації суспільства роль інформації в усіх сферах життєдіяльності значно зростає. В економіці роль інформації зростає надзвичайно високими темпами, а її значення як одного з центральних ресурсів сучасної економіки не викликає сумнівів.

Будь-який речовинний, енергетичний об'єкт, економічний чи соціальний процес мають характерні параметри, що й становлять інформацію про предмет незалежно від його призначення. Однак існують і такі об'єкти, які несуть у собі відомості про інші об'єкти. Звідси випливає, що як тільки параметри, які характеризують об'єкт, відокремлюються від самого об'єкта і переміщуються в інший об'єкт, вони вже стають інформацією.

Інформація - відомості про об'єкти і явища навколишнього середовища, їхні параметри, властивості й стани, що зменшують наявну ступінь невизначеності, відображені в будь-якому середовищі їхнього збереження, обробки й передачі. Виробнича інформація - це відомості про виробництво, його процеси і об'єкти.

Інформацією є нові відомості, прийняті, зрозумілі й оцінені кінцевим споживачем як корисні відомості, що розширюють запас знань кінцевого споживача про навколишній світ. Поряд з інформацією часто вживається поняття «дані». Покажемо, у чому їх відмінність.

Дані можуть розглядатися як ознаки чи записані спостереження, які з якихось причин не використовуються, а тільки зберігаються. У разі коли з'являється можливість використовувати ці дані для зменшення невизначеності про що-небудь, дані перетворюються в інформацію. Тому інформацією є використовувані дані.

Щодо використання інформації в менеджменті, то, на нашу думку, найбільш прийнятним є таке визначення: інформація являє собою сукупність повідомлень, що відображають конкретний стан явища, події, виробничо-господарської діяльності. Інформація - основний «продукт», що циркулює в керуючих системах. Вихідна інформація від об'єкта керування і навколишнього середовища надходить у керуючий орган. На основі її й виробляється керуючий вплив.

Інформаційний об'єкт - це опис деякої сутності (реального об'єкта, явища, процесу, події) як сукупності логічно пов'язаних реквізитів (інформаційних елементів). Такими сутностями для інформаційних об'єктів можуть служити цех, склад, матеріал і т.д. Інформаційний об'єкт певного реквізитного складу і структури утворює клас.

Інформаційні ресурси - це сукупність знань і інформації про навколишній світ, накопичених і розміщених на будь-яких інформаційних носіях (документах, базах даних та ін.), що можуть бути використані для реалізації певних цілей.

Класифікація економічної інформації має такий вигляд:

за повнотою охоплення явища - повна, часткова, надлишкова;

за періодом дії - разова, періодична, довгострокова;

за змістом - планово-облікова, фінансова, бухгалтерська, конструкторська, технологічна, довідкова, адміністративна та ін.;

за рівнем достовірності — достовірна, недостовірна.

При роботі з інформацією виникає необхідність в оцінці її якості й вимірі її кількості. Наприклад, іноді коротке повідомлення містить набагато більше інформації, ніж текст із багатьох сторінок, а повідомлення із заздалегідь відомим змістом не несе інформації взагалі. Повідомлення набуває сенсу тільки тоді, коли зміст його ще невідомий. Більш того, та сама інформація для різних одержувачів має різну цінність.

Якість інформації оцінюється за низкою показників. Наведемо основні з них.

Достовірність інформації характеризує точність відображення відповідних параметрів об'єкта. Інформація достовірна, якщо не перевищено припустимий рівень її викривлення, при якому не втрачається ефективність використання цієї інформації.

Корисність інформації прийнято оцінювати за ефектом, одержуваним при її використанні, а у виробництві - за її впливом на ефективність самого виробництва. Міра цінності інформації може бути визначена як величина зміни ймовірності досягнення мети чи реалізації будь-якого завдання внаслідок одержання даної інформації. Отримана інформація може бути зайвою, якщо вона не змінює ймовірності досягнення поставленої мети; міра її цінності дорівнює нулю. Якщо інформація знижує ймовірність досягнення мети, то її можна назвати помилковою.

Надмірність характеризує повторюваність, дублювання інформації. Існує корисна і зайва надмірність. Корисна надмірність використовується для підвищення надійності й достовірності передачі та збереження інформації. Надмірність інформації при обробці створює людині додаткове навантаження, а від комп'ютерних систем вимагає додаткових ресурсів і часу обробки. Тому зайву надмірність доцільно усувати. Для цього важливо визначити мінімально необхідну і достатню інформацію з метою забезпечення необхідної якості вирішення поставлених завдань.

Своєчасність (оперативність одержання) інформації пов'язана з тим, що запізнювання в її надходженні викликає затримку в прийнятті рішень і, як наслідок, призводить до зниження ефективності функціонування тієї системи, де використовується ця інформація.

Достатність інформації визначає мінімальну її необхідність для ухвалення ефективного рішення.

Доступність інформації визначає легкість її одержання, сприйняття й розуміння людиною.

Однозначність інформації означає, що розуміти і тлумачити її по-різному не можна.

Періодичність збору інформації пов'язана з тим, що параметри об'єктів, з яких знімається інформація, змінюються в часі.

Кількість інформації прийнято оцінювати по числу можливих варіантів повідомлення. Невизначеність інформації прийнято оцінювати не по числу варіантів повідомлень, а за логарифмом з основою два від цього числа. Наприклад, при рівно  достовірній події п невизначеність повідомлення Н знаходять за формулою Хартлі:

Н = log2n.

При двох рівно достовірних повідомленнях (контролюється одна деталь) Н = log22 = 1. Отримана одиниця прийнята за одиницю виміру кількості інформації і названа біт. Кількості інформації, що дорівнює 2 біт, відповідає чотири варіанти повідомлень, 3 біт — вісім, 4 біт - шістнадцять. Кількість інформації, що дорівнює 8 біт (256 варіантів), називають байтом, а похідні від нього - кіло-, мега- і гігабайтом. Така міра інформації, як біт і байт, може бути застосована до будь-якого виду і змісту інформації. Однак ці одиниці не оцінюють змісту, корисності й цінності інформації для конкретного одержувача; вони не дозволяють оцінити кількість корисної інформації. Основою інформаційної системи є технологія обробки інформації. Від обсягу та характеру вхідної інформації в інформаційній системі залежать вимоги до пристроїв введення, їхньої продуктивності, час введення та інші показники.

Основним етапом роботи інформаційних систем є обробка даних прикладними програмами. Проводячи аналогію з виробничою системою, можна помітити, що інформація - це напівфабрикати, прикладні обробні програми - це інструменти, сервісні програмні засоби - пристосування, а устаткування ЕОМ і їх базові програмні засоби - це основне технологічне устаткування.

У сучасних умовах, зважаючи на той факт, що можливості обчислювальних систем у процесі обробки формалізованої інформації практично невичерпні, робляться спроби замінити значну кількість функцій керівника, пов'язаних зі збором, обробкою, збереженням і поширенням інформації, аналогічними функціями електронних систем.

Інформаційна суть управління

Управління — це цілеспрямована діяльність по заданій зміні стану об'єкту або системи.

Особливо підкреслимо, що управління — це не просто діяльність, а цілеспрямована діяльність. Саме ціленаправленість обумовлює інформаційну суть  процесів управління.

Для прийняття рішень на рівні управлінського контролю дані повинні бути подані в агрегованому вигляді, тобто так, щоб проглядалися тенденції зміни даних, причини відхилень, що виникли, і можливі вирішення. На цьому етапі вирішуються такі задачі опрацювання даних:

  •  оцінка стану об'єкта управління;
  •  оцінка відхилень від запланованих станів;
  •  виявлення причин відхилень;
  •  аналіз можливих рішень і дій.

В організаціях існують різні рівні управління, для яких потрібні свої типи інформаційних систем. Дійсно, щоб процес управління міг діяти, повинні існувати і бути доступні наступні інформаційні об'єкти:

  •  уявлення про поточний стан системи;
  •  уявлення про цільовий стан, до якого необхідно перейти;
  •  інформаційні методи, що дозволяють порівнювати поточний стан з цільовим, виявляти відмінності, ухвалювати рішення і видавати необхідні команди.

Близьким по сенсу до поняття управління є поняття регулювання. Воно теж має інформаційну сутність. Регулювання можна розглядати як окремий випадок управління.

 Регулювання — це діяльність по підтримці у заданого стану об'єкту або системи.

Приклад управління — керування транспортним засобом. Водій управляє положенням автомобіля відносно дороги, маршрутних орієнтирів, інших учасників дорожнього руху. Якщо це не заважає управлінню транспортним засобом, він може одночасно регулювати гучність радіоприймача і температуру повітря в салоні автомобіля.

Класифікація систем управління

Системи управління і регулювання прийнято класифікувати за ступенем автоматизації, за принципом дії і за способом управління (по інтерфейсу управління).

Ступінь автоматизації визначає надійність, гнучкість і вартість системи управління. Від принципу дії істотно залежить зусилля, що розвивається системою, точність і швидкість її спрацьовування. Інтерфейс управління визначає особливості взаємодії системи управління з людьми або з іншими суміжними системами.

Класифікація за ступенем автоматизації

За ступенем автоматизації розрізняють ручні, автоматизовані і автоматичні системи управління. У ручних системах всі функції управління виконує людина. Цей клас систем управління відрізняється гнучкістю і економічністю. Гнучкість дозволяє застосовувати їх в умовах, коли навколишнє середовище змінюється непередбачувано і автоматика не може ефективно пристосовуватись до зміни всіх зовнішніх умов.

Основний недолік ручних систем — порівняно низька надійність. Люди не можуть довго працювати без відпочинку, а стомившись, здійснюють помилки. Той факт, що рульове управління автомобілем довірене людині, — це важкий технічний компроміс. Він пов'язаний з тим, що сучасний рівень розвитку науки і техніки поки не дозволяє знайти ефективніше рішення. За цей компроміс доводиться розплачуватися здоров'ям людей, а іноді і їх життями. Із-за помилок в управлінні автотранспортними засобами на дорогах планети щорічно гинуть сотні тисяч чоловік, що помітно перевищує кількість жертв більш автоматизованих авіаційних, залізничних і морських перевезень.

Автоматичні системи управління (АСУ) здатні функціонувати без участі людини. Правильно спроектовані АСУ мають високу надійність і ефективність. У багатьох випадках вони також демонструють високу економічність експлуатації.

Разом з тим, економічність експлуатації не означає дешевизну системи. Вартість первинного впровадження АСУ зазвичай набагато перевищує вартість впровадження ручних систем управління. Ще одним важливим недоліком АСУ є недостатня гнучкість. Як правило, автоматичні системи можна застосовувати тільки в тих умовах, для яких вони були спроектовані. Так, наприклад, автопілот пасажирського літака не можна використовувати для керування бойовим літаком і, тим більше, морським судном.

У автоматизованих системах ручне управління поєднується з автоматичним. Прикладом такої системи є управління поїздами метро. Людина управляє поїздом вручну, але паралельно діє автоматична система, що контролює дії машиніста і застерігає від можливих помилок.

Автоматизовані системи застосовують там, де необхідно поєднувати підвищену гнучкість з підвищеною надійністю. Вони дозволяють знизити психічне і фізичне навантаження оператора і, тим самим, зменшують ризик виникнення помилок управління. До автоматизованих систем відносять також і комп'ютеризовані (центрально-автоматизовані) системи.

Класифікація систем управління за принципом дії

Принцип дії визначає фізичні параметри і властивості системи управління. Від нього значною мірою залежать силові, швидкісні і точнісні характеристики системи.

За принципом дії розрізняють механічні, гідравлічні, пневматичні, електромеханічні і електронні системи управління.

Класифікація систем управління за принципом дії

Принцип дії

Переваги

Недоліки

Простота автоматизації

Механічний

Гнучкість. Економічність

Доступність

Підвищений знос при високих навантаженнях.

Недостатня надійність

Недостатня. На механічному принципі зазвичай засновують ручне управління

Гідравлічний

Висока точність при великих навантаженнях.

Висока надійність при правильній експлуатації.

Низька швидкість при великих навантаженнях.

Складність технічної експлуатації.

Задовільна. Гідравлічні автомати використовують там, де потрібно поєднувати великі зусилля і велику швидкість

Пневматичний

Висока швидкість спрацьовування.

Можливість створення великих фізичних зусиль. Економічність

Підвищені вимоги з техніки безпеки

Низька точність

Шумність

Задовільна. Гідравлічні автомати використовують там, де вимагається поєднувати великі зусилля і високу швидкість

Електромеханічний

Можливість управління на дуже великих дистанціях.

Простота дублювання.

Доступність.

Середня точність.

Потреба в безперервному електроживленні.

Хороша.

Електромеханічні системи автоматизують за допомогою електромеханічних датчиків, перемикачів, реле, мікроконтактів

Електронний

Найбільша швидкість спрацьовування.

Можливість управління на будь-яких відстанях.

Простота взаємодії з системами управління інших типів.

Потреба в безперервному електроживленні.

Мала потужність.

Складність захисту від несанкціонованої дистанційної взаємодії.

Максимальна.

Електронні системи управління легко автоматизуються, можуть адаптуватися до зміни зовнішнього середовища. Здатність до програмування

Автоматизація електронних систем часто заснована на компютеризації.

Класифікація за методом управління

У інформатиці розрізняють чотири основні способи організації управління:

командне управління;

пакетне управління;

діалогове управління;

адаптивне управління.

Класифікація систем управління за принципом організації управління

Спосіб управління

Переваги

Недоліки

Область застосування

Командне управління

Простота реалізації.

Економічність.

Доступність.

Вимушені простої в очікуванні команд оператора.

Негнучкість системи, складність її розвитку.

Необхідність знання оператором набору команд, що розпізнаються системою

Більшість гідравлічних, пневматичних і електромеханічних систем ручного управління.

Деякі електронні системи.

Системи управління ліфтом, телевізором, телефоном і ін.

У обчислювальній техніці: прості калькулятори

Пакетне управління

Відносна простота реалізації. Висока продуктивність.

Функціональна гнучкість(пакети управляючих команд, можна готувати у відриві від системи).

Потреба в кадрах високої кваліфікації для підготовки управляючих пакетів (програм)

Пристрої з програмованим електронним управлінням: розвинені засоби побутової електроніки, смартфони (категорія програмованих стільникових телефонів)

В обчислювальній техніці: персональні комп'ютери з неграфічними ОС типу MS-DOS

Діалогове управління

Простота експлуатації.

Доступність кадрів.

Складність реалізації.

Низька ефективність (значна частина ресурсів керованої системи витрачається на діалогову взаємодію з користувачем).

Комп'ютеризовані прилади і пристрої, окремі сервіси в пристроях побутової техніки, персональні коммунікатори.

В обчислювальній техніці: персональні комп'ютери з графічними операційними системами типу Windows.

Адаптивне управління

Простота реалізації. Економічність.

Доступність.

Обмежена продуктивність

Недостатня надійність

Системи ручного управління, системи управління із зворотним зв'язком

В обчислювальній техніці:

координатно-позиційні пристрої управління: миша, трекбол, джойстик і ін.

Комп'ютеризовані системи управління

Оскільки комп'ютер є електронним приладом, він найпростіше сполучається з електронними системами управління. Основною метою комп'ютеризації систем управління є їх автоматизація.

 Системи управління, засновані на засобах обчислювальної техніки, називають комп’ютеризованими системами управління.

Комп'ютеризація дозволяє реалізувати принцип центральної автоматизації машин, приладів, споруд, житла. При центральній автоматизації один комп'ютер забезпечує автоматичну роботу багатьох систем. 

Технічні системи управління обов'язково взаємодіють або з іншими системами, або з людиною. Сукупність засобів, за допомогою яких організовується необхідна взаємодія з системою управління, називається системним інтерфейсом.

Залежно від природи взаємодіючих об'єктів розрізняють декілька класів інтерфейсів. Технічні засоби, що відповідають за взаємодію пристроїв, називають апаратними інтерфейсами. Взаємодію між комп'ютерними програмами забезпечують програмні інтерфейси, взаємодію програм з пристроями забезпечують програмно-апаратні інтерфейси. Але особливе значення для інформатики мають засоби, що забезпечують взаємодію технічних засобів (як апаратних, так і програмних) з людьми. Їх називають інтерфейсом користувача. Розробка і узагальнення принципів і методів створення ефективних інтерфейсів користувача є одним з завдань інформатики.

Інтерфейси систем управління реалізують дві функції: інформаційну функцію і функцію управління. Через інформаційний інтерфейс оператор отримує інформацію про стан контрольованого об'єкту або системи, а через інтерфейс управління він ними управляє.

Від організації інтерфейсу управління багато в чому залежить продуктивність оператора і рівень психофізичних навантажень, що діють на нього. Це позначається на стомленні оператора і можливості здійснення ним операційних помилок. У тих випадках, коли помилки ведуть до вірогідної втрати здоров'я і життя людей, інтерфейс повинен бути організований так, щоб виключити несприятливі поєднання найбільш критичних чинників і дій на систему.

 ПРИКЛАД. Правильний інтерфейс управління електричною м'ясорубкою не дозволяє включити її, якщо контейнер, що має ножі, відкритий. Інтерфейс управління сучасними автомобілями не дозволяє запустити двигун, якщо не застебнутий ремінь безпеки. Система управління сучасною газовою плитою автоматично припиняє подачу газу до пальників, якщо немає горіння.

Оскільки всі процеси управління за своєю суттю є інформаційними, інформатика приділяє велику увагу інтерфейсам управління. Відповідно, розрізняються командні, пакетні, діалогові і адаптивні інтерфейси управління. Кожен з них має свої перевага і недоліки. У кожного способу організації управління своя область застосування. 

Командне управління

При командному управлінні оператор видає окремі команди керованому об'єкту, який їх отримує, розпізнає і виконує. Оператор може:

самостійно формувати команди;

брати їх зі своєї пам'яті;

отримувати команди з джерела даних (наприклад з інструкції по роботі з системою);

отримувати команди по інформаційних каналах від вищерозташованих елементів системи управління.

Командний спосіб управління найбільш простий в технічній реалізації. В обчислювальній техніці команди зазвичай вводять за допомогою клавіатури. Навіть якщо комп'ютер абсолютно новий і поки не оснащений програмним забезпеченням, він здатний розуміти деякі команди. Це дозволяє почати з ним роботу і поступово розширювати можливості управління шляхом установки додаткових програм.

ПРИКЛАД. Традиційний приклад командного управління — взаємодія з водієм автомобіля за допомогою голосових команд: ПРЯМО, НАПРАВО, НАЛІВО. Якщо ж команди подавати не голосом, а жестами, то можна управляти водієм, що розмовляє іноземною мовою.

Крім переваг командний спосіб управління має і недоліки. Перший недолік відноситься до системи в цілому — це низька продуктивність роботи. Вона викликана тим, що, завершивши виконання однієї команди, технічна система повинна чекати, поки оператор видасть чергову команду. Добре, коли роль оператора виконує мікроконтролер. А якщо оператором виступає людина, то він знижує можливу продуктивність системи в мільйони разів. Проте, на це доводиться йти за економічними міркуваннями, а також в тих випадках, коли ухвалення рішень не можна довірити техніці.

Другий недолік командного управління пов'язаний з тим, що людина-оператор повинна знати правила введення системних команд. Людині зазвичай важко управляти пристроями, система команд яких складає хоч би десятки пунктів. Що вже говорити про пряме командне управління сучасними мікропроцесорами, наприклад такими, як Intel Pentium, система команд якого налічує більше тисячі різних інструкцій. Втім, існують спеціальні завдання, коли людям все-таки доводиться вивчати системи команд процесорів, які б складні вони не були.

Пакетне управління

Пакет — це заздалегідь сформована послідовність команд (список інструкцій, програма). У пакетному режимі оператор видає системі весь пакет відразу, після чого роль оператора виконує частина системи управління, яка називається операційною системою.

 Пакетний інтерфейс дозволяє подолати перший недолік командного управління. Він не простоює в очікуванні чергової команди, а сам забирає її із загального пакету.

Пакетний режим ефективний і продуктивний, але не звільняє оператора від необхідності знати систему команд виконавчого елементу. Більш того, він повинен не тільки знати команди системи управління, але і уміти їх записувати в тому вигляді, який передбачили проектувальники системи.

  ПРИКЛАД. Традиційний приклад пакетної взаємодії з водієм автомобіля виглядає так. Пасажир передає водієві список дій, які слід виконати на перехрестях, лежащих за маршрутом руху. Наприклад: перший — ПРЯМО;     другий — НАПРАВО; третій — ПРЯМО... Передавши список, пасажир може відпочивати. Після прибуття в кінцеву точку водій його розбудить.

На практиці процес управління здійснюється в два етапи. Перший етап — підготовчий. На цьому етапі готуються командні пакети. Другий етап — виконавчий.

На цьому етапі пакети команд виконуються. Порядок їх виконання, як правило, співпадає з порядком включення команд в пакет. Виключенням є спеціальні команди, що дозволяють управляти порядком проходження команд.

Підготовкою пакетів зазвичай займаються спеціально підготовлені люди — програмісти. Якщо пакет команд (програма) акуратно підготовлений і ретельно перевірений, реалізувати управління технічною системою з його допомогою може і не дуже кваліфікований оператор, тобто звичайний користувач. Так, наприклад, вибираючи програму прання в сучасній пральній машині, домогосподарка реалізує пакетне управління. Пакети команд, необхідні для роботи пристрої, в заданому режимі зберігаються в самому пристрої. На долю користувача залишається тільки вибір потрібного пакету.

Діалогове управління

У діалоговому режимі керована система сама звертається до оператора із запитами, що дозволяють вибрати спосіб дії, що управляє, на систему. Саме так організований інтерфейс управління в більшості сучасних комп'ютерних програм і операційних систем.

Діалоговий спосіб управління дозволяє парирувати другий недолік командного управління — необхідність вивчення системи команд. Замість цього користувач аналізує прості і зрозумілі запити, що поступають від системи, і вибирає дії, які йому здаються найбільш правильними. Важлива особливість діалогових систем полягає в тому, що запити до користувача можуть бути неформальними, записаними простою і зрозумілою мовою. На практиці вони зазвичай супроводжуються необхідними роз'ясненнями.

Робота з діалоговим інтерфейсом не вимагає від користувача кваліфікації вищої, ніж це необхідно для виконання усвідомленого вибору. Якщо користувач не знаходить потрібної команди у відкритому меню, значить, він повинен відкрити інше меню. Якщо система управління не надає потрібного меню, значить, треба вибрати іншу систему управління. Оскільки в обчислювальній техніці системи управління в більшості випадків реалізовані програмно, це означає, що треба просто змінити програму.

Недолік діалогового інтерфейсу — дуже низька технічна ефективність. Комп'ютерна система витрачає величезні ресурси на організацію зручного інтерфейсу для роботи користувача. В результаті вона вимушена довго працювати вхолосту (не простоювати, а саме працювати,) в очікуванні, поки користувач вибере те, що йому потрібно. Підсумкова ефективність діалогових систем в десятки разів нижча, ніж у систем пакетного управління.

ПРИКЛАД. Класичний   приклад   діалогового управління автомобілем виглядає так. Перед кожним перехрестям автомобіль зупиняється і між водієм і  пасажиром починається наступний диалог:  Направо? — Ні. — Наліво? — Ні. Значить, поїдемо прямо.

Адаптивне управління

У відкритій моделі оператор отримує інформацію від одного   управління об'єкту, а управляє іншим.

Проте в житті нам набагато частіше доводиться мати справу з системами управління замкнутого типу. У замкнутій системі   управління відбувається управління тим самим об'єктом, від якого безпосередньо надходить інформація. Приблизно так ми пишемо і малюємо. Ми спостерігаємо за слідом, що залишає інструмент. Якщо результат нас не влаштовує, ми вносимо поправки в рух інструменту. Модель замкнутої системи має додатковий інформаційний зв'язок, який обслуговує окремий канал зв'язку. Він сполучає об'єкт управління з джерелом інформації, що управляє, і діє в напрямі, зворотному зв'язку, що управляє. Тому даний зв'язок називається зворотним зв'язком. Через неї оператор отримує інформацію про стан керованого об'єкту.

Наявність зворотного зв'язку дозволяє досягти мети управління навіть в особливо складних умовах, коли зовнішні перешкоди виводять систему управління із стійкого стану. Зворотний зв'язок дозволяє парирувати дію несподіваних, не передбачених заздалегідь перешкод, що впливають на стан об'єкту управління, оператора і джерела інформації. На використанні зворотного зв'язку заснований принцип адаптивного управління.

Адаптація — це процес активного пристосування до умов і обставин навколишнього середовища. При адаптивному управлінні оператор гнучко управляє своїми діями, враховуючи інформацію, що надходить від об'єкту управління по каналу зворотного зв'язку. Він як би адаптує стан елементів системи управління, погодившись з умовами навколишнього середовища, що змінюються.

Для людини адаптивне управління — найбільш природний спосіб управління. Люди адаптивно управляють своїм тілом при ходьбі. Адаптивно відбувається управління зором і слухом, диханням і кровообігом.

У обчислювальній техніці адаптивний механізм діє при управлінні мишею, джойстиком, тачпадом, трекболом і іншими маніпуляторами. Клацання кнопкою миші — це приклад командного управління, але наведення покажчика миші на графічний елемент управління — це приклад адаптивного управління, заснованого на візуальному зворотному зв'язку. Спробуйте розірвати зворотний зв'язок (закрити очі або вимкнути монітор). Чи вдасться вам навести покажчик миші в потрібну точку?

Завдання для самоконтролю.

  1.  Назвіть основні проблеми і шляхи розвитку інформатизації керування.
  2.  В чому полягає роль інформації у процесі керування?
  3.  Наведіть етапи розвитку інформаційних систем і технологій з використанням комп'ютерів.
  4.  Проведіть класифікацію систем управління. 
  5.  Охарактеризуйте інформаційну суть управління
  6.  В чому різниця між пакетним та діалоговим управлінням ?
  7.  Назвіть складові комп'ютеризованих систем управління.
  8.  Які основні принципи покладені у основу адаптивного управління


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

44362. Проектирование полупроводникового преобразователя электрической энергии 2.73 MB
  Минимальный угол открывания слишком большой получение необходимого напряжения за счёт увеличения угла α при отсутствии трансформатора приводит к большим пульсациям тока нагрузки и теряет смысл применение многопульсных схем то питание схемы будем осуществлять через трансформатор. Расчет трансформатора Найдем требуемое значение фазного напряжения вторичной обмотки трансформатора по...
44363. ОСОБЕННОСТИ ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ АТОМАРНОГО КИСЛОРОДА И ВОДОРОДА 229.5 KB
  Разделить модификации водорода можно адсорбцией на активном угле при температуре жидкого азота. При очень низких температурах равновесие между ортоводородом и параводородом почти нацело сдвинуто в сторону последнего. При 80 К соотношение форм приблизительно...
44364. Технологія будівельного виробництва. Методичні вказівки 234 KB
  Склад робіт по винесенню проекту в натуру: складання схеми розбивки траси і рекогносцировці дільниці; винесення вісі колектора та двох крайніх дрен паралельних; одноразовий вимір та провіжування вісей колектора та двох крайніх дрен; провіжування вісей проміжних дрен з лінійним проміром по створах віх на крайніх дренах; висотна прив’язка нульового пікету колектора або одиничної дрени; Винос в натуру вісі колектора або одиночної дрени виконується за допомогою теодоліта і мірної стрічки від траси провідної мережі вищого порядку і...
44365. ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ ВПРОВАДЖЕННЯ РЕЙТИНГОВОЇ СИСТЕМИ ПЕДАГОГІЧНОГО КОНТРОЛЮ У ПРОЦЕС ПРОФЕСІЙНОЇ ПІДГОТОВКИ МАЙБУТНІХ ФАХІВЦІВ З ФІЗИЧНОГО ВИХОВАННЯ 328 KB
  У загальнопоширеному трактуванні кваліметрію розуміють як галузь наукового знання, що вивчає методологію й проблематику розробки комплексних, а в деяких випадках – і системних кількісних оцінок якості будь-яких об’єктів (предметів, явищ, процесів). Останнім часом цей науковий напрямок, орієнтований на кількісний опис якості предметів, активно розвивається
44366. Выбор и обоснование оптимальной схемы доставки груза из Западно – Сибирского региона до речного порта Якутск 2.98 MB
  Правила перевозок грузов в прямом смешанном сообщении. Динамика перерабатываемых грузов ООО Речной порт Якутск. А все они преследуют одну цель – максимальное удовлетворение потребности народного хозяйства в перевозках грузов и пассажиров при сокращении издержек транспортных и ускорении их доставки в пункт назначения. Для комплексного развития и эксплуатации всех видов транспорта необходимо не только определить общую потребность страны в грузовых и пассажирских перевозках но и распределить их между видами транспорта и отдельными...
44367. Стрелково-пушечное вооружение в условиях воздействия сплошного спектра термомеханических нагрузок 2.82 MB
  От этих немаловажных факторов и зависит его работоспособность ведь если не осмотреть и не проверить то можно пойти в бой с неисправным вооружением а если не почистить и не смазать после применения – это может привести к коррозии а в свою очередь к заклиниванию частей и механизмов. Продукты коррозии загрязняют детали снижают механические характеристики и портят внешний вид вооружения. Существует некоторая критическая относительная влажность воздуха выше которой при прочих равных условиях наступает резкое возрастание коррозии металла....
44368. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УПРАВЛЕНИЯ КРЕДИТНЫМ РИСКОМ (НА ПРИМЕРЕ «ВТБ 24» (ЗАО)) 1008 KB
  За счет этого источника формируется основная часть чистой прибыли отчисляемой в резервные фонды и идущей на выплату дивидендов акционерам банка. Средства банка формируются за счет клиентских денег на расчетных текущих срочных и иных счетах; межбанковского кредита; средств мобилизованных банком во временное пользование путем выпуска долговых ценных бумаг и т. Кредит стал основой банковского дела и базисом по которому судили о качестве и о работе банка. Особого внимания заслуживает процесс управления кредитным риском потому что от его...
44369. Роль связей с общественностью в повышении конкурентоспособности группы компаний «Евразия» 228 KB
  Во второй практической главе « Программа по повышению конкурентоспособности ГК «Евразия» дается общая характеристика ГК «Евразия», предоставляется конкурентный анализ деятельности ГК «Евразия», и разрабатывается концепция программы по повышению конкурентоспособности ГК «Евразия» и оценка ее эффективности.
44370. Покрытие пиковых нагрузок энергосистем 1.07 MB
  Электроэнергетика России имея общую мощность электростанций 210 млн. Так основные параметры и единичная мощность основного генерирующего оборудования и линий электропередач используемых в отрасли находятся на уровне развитых стран мира. кВтч а установленная мощность электростанций увеличится примерно на 50 процентов и достигнет 320млн. Первая на Енисее Красноярская ГЭС с бетонной плотиной длиной 1100м и высотой 120 м начала работать на полную мощность и теперь ее 12 гидроагрегатов вырабатывают в год в среднем 204 млрд.