книги из ГПНТБ / Ливенцев В.В. Кибернетика горных предприятий (основные положения) учеб. пособие

û)

fl

8

6)

в

В

Сигнал на выходе элемента, т. е. сигнал об истинности про­ изведения AB, должен появляться только при одновременном наличии сигналов на входах А и Б (при одновременной истин­ ности высказываний — сомножителей). Если хоть одно из участвующих в операции логического умножения высказыва­ ний ложно, сигнала на выходе х не будет, что и будет озна­ чать ложность произведения.

Устройство, которое образует логическую сумму сигналов, называется логическим элементом «или». Его условное обоз­ начение показано на рис. 24. При наличии сигнала на любом из входов или на двух одновременно сигнал должен иметься и на выходе.

Соединяя логические элементы друг с другом, можно обра­ зовать из них, как из кирпичиков, сложные автоматические устройства.

Если известна структурная формула устройства, т. е. с по­ мощью символов и выражений описана работа такого устрой­ ства на языке алгебры высказываний, то несложно найти схе-

90

му устройства, выражающую связь между отдельнымій" Логиче­ скими элементами, входящими в автомат.

Такая схема вычерчивается с помощью «кружочков», «квад­ ратиков» и «треугольников», которые, как было показано вы­ ше, схематически обозначают те или иные логические эле­ менты.

Выполненная подоб­ ным образом схема назы­

вается функциональной. а)

Построим по структур­ ной формуле функцио­ нальную схему устрой­ ства.

Пусть дана следующая структурная формула:

х=АВ + В. (ПІ.45)

Необходимо вычертить функциональную схему.

Начинаем с того, что устанавливаем порядок выполнения операций над

ройства будет совпадать с выходом элемента «или», имеющего два входа (по­ скольку сумма состоит из

ство для преобразования информации без непосредственного участия человека.

Синтезом автомата называется процесс его конструирова­ ния начиная с формализованной схемы до функциональной и

электрической, составленной из логических элементов. Построим автомат для решения следующей задачи.

Пример 10. На шахте имеется три лавы, которые снабжаются электро­ энергией от подземной электроподстанции. На подстанции имеются два си­ ловых трансформатора: трансформатор х и вдвое мощный трансфор­ матор у.

91

X

я ё

®

-*в

Рис. 25. Функциональная схема автомата, задан­ ного формулой Х=АВ + В

Дежурный подстанции распределяет нагрузку на трансформаторы.

Если в энергии нуждается любая одна лава, то для ее снабжения до­ статочно включить трансформатор х. Если же в энергии нуждаются две любые лавы одновременно, то необходимо включить трансформатор у (ею одного достаточно для снабжения энергией любых двух лав) . Если же все три лавы требуют электроэнергию, то следует включать оба трансфор­ матора.

Как видим, дежурный должен быть внимательным и хорошо знать ин­ струкцию, по которой он распределяет нагрузку между трансформаторами.

Наша задача — построить автомат, который, получая сигналы от лав (включения соответствующих магнитных пускателей), будет правильно распределять нагрузку на трансформаторы. Иначе говоря, необходимо по­ строить автомат, умеющий управлять, машину, умеющую «размышлять» над поступающей информацией и умеющую принимать разумные решения.

92

Рис. 26. Схема „черного ящика" автомата с тремя вхо­ дами и двумя выходами

Требования к работе автомата запишем в виде так называемой логи­ ческой таблицы автомата (табл. 16)

В таблице характерным явлется то, что у нее имеется две колонки для сигналов выхода (х и у). Это по существу две таблицы, задающие два различных автомата. Один автомат имеет выход х, другой — выход у. Оба автомата имеют общие входы — А, В и С. Мы имеем дело, таким образом, с двумя автоматами в одном «черном ящике».

93

Автомат выдает сигнал для включения трансформатора х, т. е. сигнал х=1, в четырех случаях (см. табл. 16 — те строчки, где х=\).

Ясно, что формула автомата с выходом х такова:

Теперь можно переходить к составлению функциональной схемы, кото­ рая показана на рис. 27.

Рис. 27. Функциональная схема автомата, заданного формулами

Х=АВС+АВС+ІВС+АВС; У^АВ+АС+ВС

На примере синтеза данного автомата можно сформулиро­ вать алгоритм синтеза любого автомата. Это алгоритм состоит из последовательного выполнения следующих операций:

1. Задается цель функционирования и все условия работы автомата: автомат описывается словесно.

94

2.Изображается «черный ящик», т. е. уточняется, сколько будет у автомата входов и выходов.

3.Записываются условия работы автомата в виде таблицы,

5.Составляется функциональная схема автомата.

6.Конструируется электрическая схема автомата на осно­ ве использования функциональной схемы.

На этом создание автомата заканчивается.

Мы рассмотрели алгоритм синтеза наиболее простых авто­ матов. При создании сложных автоматов, имеющих значитель­ ное число функциональных блоков, запоминающих устройств и т. д., весьма эффективным оказывается обращение к универ­ сальным управляющим ЭВМ. Такие машины, по сути дела, представляют собой набор логических и вычислительных эле­ ментов, которые мы собираем в схему того или иного автома­ та, вводя в ЭВМ соответствующие программы.

§ 4. Механизация и автоматизация процессов управления производством

При реализации алгоритма управления большое значение имеет время, которое проходит с момента получения информа­ ции об изменившейся производственной ситуации до момента поступления командной информации на управляемый объект. Это время Т можно записать в виде следующей формулы:

tn.p —время на принятие управляющего решения;

^п.с—время передачи команды по каналу прямой связи.

Объект управления обычно является динамическим и не­ прерывно меняет свое состояние под воздействием внешней среды и различных возмущений. Однако эти изменения редко происходят скачкообразно, и можно с практической точки зре­ ния считать, что объект в течение некоторого достаточно ма­ лого промежутка времени существенно не меняет своего со­ стояния.

Назовем этот промежуток времени интервалом стабильной работы объекта tcp.

Если интервал стабильной работы объекта равен ^с.р, то ус­ ловие успешного управления может быть выражено неравен­ ством

95

Так как величины, входящие в выражение (111.51), носят вероятностный характер, более правильно записать

Входящие в формулу (111.52) величины могут быть опре­ делены с помощью статистического анализа процессов управ­

также положение, что неравенство (111.52) выполняется, одна­ ко желаемого эффекта не достигается, т. е. целевая функция не достигает своего экстремума или недопустимое отклонение переменных от своего оптимума продолжает сохраняться.

Невыполнение неравенства (III.52) является одной из глав­ ных предпосылок к применению средств вычислительной тех­ ники, механизирующих и автоматизирующих процессы управ­ ления производством.

В зависимости от того, какова роль человека в процессе уп­ равления, т. е. в какой мере функции управления решаются с помощью вычислительной техники, а что остается на долю человека, иначе говоря, в зависимости от того, как решается проблема «человек—машина», каковы формы их связи и функ­ ционирования, можно все системы управления подразделить на два основных класса:

1)информационно-вычислительные системы;

2)управляющие системы.

Информационно-вычислительной системой называется си­ стема, обеспечивающая сбор и предварительную обработку ин­ формации, на основании которой человек осуществляет управ­ ление производством.

Таким образом, основное значение принадлежит здесь че­ ловеку, а вычислительная машина играет лишь вспомогатель­ ную роль (при этом можно различать информационно-спра­ вочные и информационно-советующие системы).

В информационно-советующих системах «советы» выдают­ ся либо в виде составляемых планов и графиков работы, либо таблиц (табуляграмм) учета и контроля за ходом производ­ ства, либо в виде рекомендуемой последовательности и режи­

водит последнюю до выдачи непосредственных команд испол­ нителям или исполнительным механизмам.

Управляющие системы работают в реальном масштабе вре­ мени, т. е. в темпе производственных операций. Здесь важней­ шая роль принадлежит машине, а человек лишь контролирует

96

и решает наиболее сложные вопросы, которые не могут решить вычислительно-решающие устройства системы.

Эффективность работы механизированных и автоматизиро­

ражения в ней тех или иных явлений, процессов и т. д. Различ­

можно принять правильное решение. Недостаточность инфор­ мации оборачивается иногда принятием неправильного реше­ ния, а последнее в свою очередь может привести к самым не­ приятным последствиям.

Любая информация должна быть своевременной, чтобы оказать определенное влияние на принимаемое решение. Со­ общение, которое запоздало, например о невыполнении плана, вряд ли может что-либо изменить: время ушло, событие (в данном случае невыполнение плана) имело место. Поступив­ шее сообщение об этом событии лишь зафиксировало его. Тре­ бование своевременности информации с интенсификацией про­ цессов управления все более становится жестким и приобрета­ ет максимальную остроту, когда система начинает работать в реальном масштабе времени (когда решение требуется при­ нимать немедленно). Такие ситуации возникают в аварийных случаях, когда наиболее важными и решающими являются первые распоряжения и в первые минуты после получения из­ вещения об аварии. Здесь от своевременности получения до­ стоверной и полной информации часто зависит жизнь горно­ рабочих или успешное выполнение производственных про­ цессов.

Наконец, чрезвычайно важной является ценность информа­ ции. Ценность информации обычно рассматривается в зависи­ мости от эффекта ее использования и результатов работы уп­ равляющей системы. Допустим, что мы имеем некоторую груп­ пу данных, на основе которых принимается управляющее ре­ шение. Предположим, что мы исключили из этой группы ка­ кой-то вид информации (отчет, норматив, статистическую фор­ му и т. д.) и принимаем решение на основе остающегося объе­ ма информации. Если при этом снижается эффективность функционирования управляемого объекта, то это и будет пока­ зателем ценности информации, которую мы отбросили. Если же не произойдет никаких изменений, то отброшенную инфор­ мацию можно считать бесполезной.

Все перечисленные выше требования к информации — до­ стоверность, полнота, своевременность и ценность — составля-

ют комплекс показателей, по которым обычно оценивают уп­ равляющую систему, сравнивают предлагаемые варианты улучшения действующей системы, выбирают направления со­

освоение методов и средств, используемых в автоматизирован­

обработки информации, сокращение численности управленче­ ских работников и т. д.).

2. Косвенные, получаемые в основном и вспомогательном производстве (ликвидация простоев рабочих и оборудования, улучшение использования оборудования и т. д.).

Отношение экономии, полученной в результате внедрения системы, к затратам на систему и является обобщающим кри­ терием эффективности затрат.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящее время можно лишь приближенно говорить об ожидаемом эффекте, который даст, последовательное и широкое применение кибернетики в управлении производством на горных предприятиях. Несомненно лишь то, что этот эф­ фект должен быть весьма значительным и иметь как местное, по каждому предприятию, так и общее народнохозяйственное значение.

Уровень этого эффекта зависит от степени комплексности разработки системы внедрения кибернетики в горную промыш­ ленность. Он будет выше при условии всестороннего использо­ вания кибернетических принципов, соответствия математиче­ ских методов реальным условиям производства, организации

98

достоверной информации и плодотворного использования средств вычислительной техники.

Если подходить дифференцированно к ожидаемым резуль­ татам применения кибернетики в управлении производством на горных предприятиях, то нужно отметить следующее.

Во-первых, применение кибернетики благотворно влияет на развитие конкретных методов руководства производством на предприятии. Законы, принципы, положения кибернетики об­ легчают осмысливание каждым работником своего звена хо­ зяйства, понимание наблюдаемых зависимостей производства. Математические методы дают возможность достигать оптими­ зации планирования. Электронно-вычислительные машины вы­ нуждают повышать качественный уровень информации, четко формулировать принципы и способы ее получения, обработки, выдачи и использования.

Во-вторых, применение кибернетики способствует выявле­ нию внутренних промышленных резервов, которые представ­ ляют собой разницу между оптимальным планом и фактиче­ скими показателями. Практически только с применением ЭВМ в планировании и экономическом анализе становится возмож­ ным своевременное, полное и точное выявление резервов, на­ пример производственной мощности, в кадрах и др., а также выявление одновременно с этим и «узких мест» в производ­ стве.

В-третьих, применение кибернетики имеет большое значе­ ние в области оперативного управления производством. Опе­ ративное управление включает в себя весь комплекс мероприя­ тий по устранению всякого рода помех бесперебойному выпол­ нению плановых заданий и графиков работы. При оператив­ ном управлении проходит сравнительно небольшой промежу­ ток времени от момента подачи команды до момента приема контрольной информации по каналу обратной связи. Поэтому быстрая, достаточно полная и точная информация дает воз­ можность предупредить или ликвидировать нарушения в реа­ лизации планов. В связи с этим в оперативном управлении весьма перспективным является применение вычислительных машин непрерывного и дискретного действия. Опыт примене­ ния таких машин уже имеется в горной промышленности.

Взаключение необходимо отметить, что внедрение кибер­ нетических методов в комплексе с ЭВМ на промышленных предприятиях бывает обычно столь эффективно, что все необ­ ходимые для этого затраты, как правило, окупаются в течение 2—3 лет. Поэтому использование кибернетики и ее техниче­ ских средств на горных предприятиях позволит быстрее ре­ шить те большие задачи, которые ставят партия и правитель­ ство в области совершенствования управления производством.