Структурно-функциональный метод изучения технических объектов и исследований, страница 9

где ИП, ИХ, ИО, ИВ, ИУ – наличие информационных процессов получения, хранения, обработки, воздействия, управления (при наличии процесса – 1, при отсутствии – 0);

К – количество контролируемых информационных процессов;

УП, УХ, УО, УВ, УУ – количество уровней управления при реализации информационных процессов получения, хранения, обработки, воздействия, управления.

Сложность информационной структуры не эквивалентна сложности технической структуры системы управления, но позволяет количественно оценить сложность одного из ее основных компонентов.

2.2. Технологические объекты и объекты неживой природы

Одной из особенностей развития наук на современном этапе является тенденция к их интеграции, т.е. объединению методов разных наук и установлению их общих закономерностей. В науке рассматривается идея структурного и функционального единства мира, выражающегося в различной степени подобия (изоморфизма) различных классов объектов и явлений. В то же время анализ традиционных учебных планов технических вузов показывает, что в них преобладает частный подход в изучении технических объектов и недостает таких общетехнических дисциплин, которые могут быть общей основой при изучении и поиске необходимых решений в процессе оптимизации любых технических средств. С другой стороны, в рамках конкретной дисциплины отсутствует материал общетехнического содержания.

Как было указано выше, информационный подход позволяет рассматривать с единых позиций различные информационные устройства. На основе изоморфизма анализ технологических объектов можно осуществлять с помощью материально-энергетического подхода, подобному информационному подходу, поскольку для преобразования материи и энергии в технологических объектах используются аналогичные процессы.

На рис. 8 приведена обобщенная материально-энергетическая структура технологического объекта. В отличие от системы управления, в технологическом объекте информация не используется, а взаимодействие средств и объектов (материалов и энергии) воздействия осуществляется на материально-энергетической основе. Вместо информационного управления материально-энергетическими процессами реализуется материально-энергетическое (конструктивно-энергетическое) воздействие на эти процессы, распределенное по всему технологическому оборудованию. Контроль процессов для изменения управления процессами отсутствует. Поэтому при отказе компонентов технологического оборудования происходит нарушение технологического процесса.

Взаимодействие объектов и средств воздействия в технологических объектах показано на рис. 9. Средства воздействия, осуществляя отдельные процессы, реализуют технологический процесс в целом без его оптимизации. В общем случае количество пар средство воздействия – объект воздействия соответствует количеству материально-энергетических процессов в технологическом объекте. Иерархичность средств и объектов воздействия реализуется раздельно. Любой вид материально-энергетического процесса осуществляется с помощью всех или части видов материально-энергетических процессов.

Более простая структура взаимодействия объектов и средств воздействия в технологических объектах по сравнению со структурой взаимодействия объектов и средств управления в информационно-управляющих системах объясняется следующими основными причинами:

1) в технологических объектах материально-энергетические процессы осуществляются средствами воздействия, а объекты воздействия (материалы и энергия) лишь подвергаются воздействию. Воздействие осуществляется одновременно в определенных точках рабочего пространства технологического объекта;

2) в информационно-управляющих системах информационные процессы осуществляются в информационных объектах управления под воздействием средств управления, формирующих сигналы управления. Сигналы управления изменяются во времени, по направленности воздействия и содержанию. Информационные процессы осуществляются в объектах и средствах управления;

3) преобразование материалов и энергии в технологических объектах производится на основе законов физики и химии, преобразование информации – на основе алгебры логики и теории конечных автоматов.

При управлении технологическим объектом управляющие воздействия, формируемые системой управления, представляют собой входной информационный поток, поступающий на технологический объект. Информационный поток модулирует материально-энергетический поток, преобразуемый в технологическом объекте. Управляемые величины на выходе технологического объекта образуют его выходной информационный поток. Таким образом, информационный поток, формируемый и преобразуемый в современных системах управления с обратной связью, замыкается через технологический объект, но самим объектом он не используется.

Наличие замкнутого информационного контура позволяет оптимизировать работу системы управления и технологического объекта. При этом эффективность оптимизации работы технологического объекта ниже эффективности оптимизации работы системы управления, поскольку материально-энергетический поток, преобразуемый в технологическом объекте, не может быть замкнутым принципиально. Параметры технологического процесса существенно ухудшаются при работе технологического объекта без системы управления.

В неживой природе отсутствуют объекты, специализированные на восприятии и обработке информации, нет процессов управления и преобладают материально-энергетические процессы. Информация в неживой природе выражает упорядоченность, сложность, организацию и другие характеристики объектов, но бесполезна для неживых систем.

В неживой природе отсутствует феномен опережающего отражения, и, поэтому, для характеристики систем неживой природы нельзя использовать понятия смысла, цели и ценности. Мир неживой природы не знает опережения, т.к. отражение там происходит только в момент воздействия объектов с сохранением в структуре объектов изменений, порожденных взаимодействием. Объекты неживой природы объединяются в системы только на основе физических взаимодействий, результаты которых «безразличны» для неживых систем.