Управление системами и процессами машиностроения - часть 1

 

5

ВВЕДЕНИЕ 

 
 

Если  в  прошлые  годы  главным  содержанием  профессиональной  дея-

тельности инженера были технические и технологические вопросы, то в ре-
альных условиях рынка, риска и конкуренции, экономической самостоятель-
ности важнейшим становится, наряду с техникой и технологией, умение спе-
циалиста управлять производством или большими системами. 
 

В настоящее время практически демонтированы вертикальные связи, а 

предприятия получили хозяйственную и экономическую самостоятельность. 
Сокращение объёмов производства вызывает разукрупнение и диверсифика-
цию  предприятий,  рост  конкуренции  на  рынке  сбыта  продукции.  Нехватка 
инвестиций,  рост  цен  на  материалы  и  оборудование,  стоимость  рабочей  си-
лы,  повышение  требований  к  надёжности,  безопасности  и  экологичности 
производственного процесса приводят к росту расходов, а иногда и к полно-
му закрытию предприятий. 
 

В этих условиях существенно повышаются роль и значение правильно 

выбранных и своевременно принятых специалистами управленческих реше-
ний и их ответственности за последствия этих решений в условиях риска. 
 

Цель  дисциплины  «Управление  системами  и  процессами»  состоит  в 

том,  чтобы  освоить  суть  и  принципиальные  приемы  или  методологию  
управления,  которые  применимы  для  любых  систем  машиностроительного 
производства – от  управления  отдельным  технологическим  процессом  или 
единицей оборудования до руководства всем предприятием. 
 
 

1.  ПОНЯТИЕ О СИСТЕМАХ И ИХ УПРАВЛЕНИИ 

 

1.1. Свойства и характеристики систем 

 

Впервые  системный  подход  к  анализу  чего-либо  был  применён  Ари-

стотелем  (третий  век  до  н.э.),  предложившим  классификацию,  построенную 
на иерархии общего и частного: вид - род - класс. 
 

В современном понимании система – это совокупность элементов или 

подсистем,  находящихся  во  взаимодействии  и  образующих  определённую 
целостность.  Системы  бывают  различной  сложности:  объединение,  состоя-
щее  из  ряда  предприятий;  машиностроительный  завод,  состоящий  из  ряда 
служб, цехов, участков; станок, состоящий из ряда агрегатов, и т. д. 
 

Различают  системы  технические  (например,  металлорежущий  станок, 

автоматическая  линия),  человеко-машинные  (автоматизированные  системы 
управления  технологическим  процессом - обслуживающий  персонал,  ста- 
нок - человек),  производственно-экономические  (завод,  фирма),  социальные 

 

6

(персонал,  различные  группы  населения),  биологические  (человеческий  ор-
ганизм, определённая природная зона). В рамках данного пособия будут рас-
смотрены  технические,  человеко-машинные  и  производственно-экономи-
ческие системы вместе с процессами, протекающими в них. 
 

Функционирование  системы  в  качестве  единого  целого  обеспечивает 

связями между её элементами. Элемент системы – это объект, выполняющий 
определённые функции и не подлежащий дальнейшему расчленению в рам-
ках  поставленной  перед  данной  системой  задачи.  Связи  между  элементами 
определяют структуру системы. 
 

Например,  элементом  механосборочного  цеха  (системы)  является  ста-

нок (подсистема, элемент), который может осуществлять изготовление дета-
лей, что является основной задачей данного цеха.  
 

Дальнейшее  расчленение  станка  на  агрегаты  для  производственного 

процесса не имеет смысла, но важно для организации технического обслужи-
вания и профилактических мероприятий. 
 

Для  работников  ремонтного  хозяйства  важно  расчленение  станка  не 

только  на  агрегаты,  но  и  на  детали,  которые  и  будут  являться  первичными 
элементами. 
 

Выделение  системы,  т.е.  отнесение  к  ней  определенного  перечня  эле-

ментов,  является  сложной  задачей,  особенно  для  производственных,  эконо-
мических и социальных систем. 
 

Элементы  относятся  к  данной  системе,  если  они  удовлетворяют  сле-

дующим основным требованиям:  
 - 

имеют  общую  цель,  т.  е.  каждый  элемент  должен  работать  и  давать 

свой измеряемый вклад в достижение цели системы; 

- взаимно дополняют друг друга, т. е. без любого элемента система не 

может эффективно решать стоящих перед ней задач; 

- имеют стабильные организационные, ресурсные и иерархические свя-

зи в системе. 

Любая система характеризуется совокупностью (вектором) входов Q

вх

, 

совокупностью  (вектором)  выходов      Q

вых

    и  параметрами  внутреннего  со-

стояния Х (рис.1). 
 

Q

вх 

                  Q

вых

 

 
 

 

 

 

 

Рис. 1. Структурная схема системы 

 
 

Например, если в качестве системы представить коробку передач вер-

тикально-фрезерного  станка,  то  входом  для  неё  будет  являться  крутящий 
момент М

кр

, поступающий на первичный вал, и частота вращения последне-

Х

 

7

го; выходом – изменённые значения этих показателей до заданных; парамет-
рами  внутреннего состояния – сочетание  (набор)  зубчатых  колес,  обеспечи-
вающее заданное преобразование (изменение). 
 

Кроме  вышеназванных  существует  такое  понятие,  как  большие  систе-

мы. Оно достаточно условно и характеризуется одним из следующих показа-
телей или их комбинацией: 
 1. 

Иерархичность  системы,  т.  е.  наличие  нескольких  уровней  в  её 

структуре. Например, автомобильный завод: цех - участок - бригада - испол-
нитель; станок: агрегат - узел - деталь. 
 2. 

Наличие  в  системе  элементов  различного  происхождения:  техниче-

ских, экономических, социальных. Например, предприятие: станки - здания - 
сооружения (технические элементы) - операторы - ремонтники - ИТР (соци-
альные элементы) - взаимоотношения с банками, производителями техники, 
потребителями (экономические элементы). 
 3. 

Количество подсистем более 7…10. 

 
 

1.2. Понятие об управлении 

 

Известно  несколько  определений  понятия  «Управление».  Инженерное 

(прикладное) определение этого понятия: управление – это процесс преобра-
зования  информации  о  состоянии  системы  в  определённые  целенаправлен-
ные действия, переводящие   управляемую систему из исходного в заданное 
состояние. 
 

Минимально  необходимыми,  но  недостаточными  условиями  управле-

ния  являются:  наличие  объективной  и  адекватной  информации  о  состоянии 
системы и внешних факторов, определение цели (или целей), стоящей перед 
системой,  и  понимание  возможных  способов  или  действий  для  достижения 
этой цели. Но любое реальное управление требует ресурсов, а само управле-
ние,  т.  е.  изменение  состояния  системы,  происходит  во  времени,  иногда 
весьма значительном. Поэтому достаточным набором для построения разум-
ного  управления  является:  информация  о  состоянии  системы,  её  цели, 
имеющиеся  ресурсы,  располагаемое  системой  время  для  достижения  этих 
целей и необходимые для этого действия. 
 

Естественно, что этот набор должен расположиться и использоваться в 

определённой последовательности, образующей типовые этапы или техноло-
гию управления, применяемую независимо от отрасли, предприятия и харак-
тера задач. Типовыми этапами управления в процессе выработки и реализа-
ции управленческого решения считаются следующие этапы: 
 1. 

Определение  цели,  стоящей  перед  управлением  системой  или  под-

системой  (отраслью,  цехом,  участком,  бригадой).  Причём  цель  подсистемы 

 

8

должна увязываться с целью системы более высокого ранга. Следовательно, 
постановка  цели  и  её  реализация  должны  рассматриваться  в  рамках  про-
граммно-целевого подхода. 
 2. 

Получение информации о состоянии системы и о внешних факторах, 

действующих на систему. 
 

При  сборе,  получении  и  обработке  информации,  т.  е.  всего  того,  что 

может  дополнить  наши  знания,  убеждения  и  предположения  о  системе  и 
внешних факторах, различают следующие понятия: 
 - 

сообщение – упорядоченный набор символов, служащих для выраже-

ния информации; 
 - 

документ – материальный носитель сообщения в виде письма, справ-

ки, ведомости, наряда и др.; 
 - 

сигналы – физические факты, явления, процессы, служащие для пере-

дачи и накопления сообщений; 
 - 

шум – помехи, затрудняющие получение сигнала. 

 3. 

Обработка  информации,  оценка  её  точности,  представительности, 

достоверности. 
 4. 

Анализ  информации,  сбор  при  необходимости  дополнительной 

информации, её экспертиза. 
 5. 

Принятие  управленческих  решений  в  соответствии  с  целями  систе-

мы, полученной и обработанной информацией. 
 6. 

Придание  решению  чёткой,  желательно  нормативной  формы,  обес-

печивающей индивидуальную ответственность исполнителей, поэтапный ко-
личественный и качественный контроль. 
 7. 

Доведение решения до исполнителей. Здесь используются различные 

методы  обучения,  агитации,  пропаганды.  Наиболее  целесообразной  формой 
решения  являются  закон,  правило,  норматив,  обеспечивающие  эффективное 
управление. 
 8. 

Реализация  управляющего  воздействия,  например,  строительство 

или  реконструкция  производственной  базы;  освоение  новых  видов  услуг; 
введение  новой  системы  морального  и  материального  поощрения  рабочих; 
направление металлорежущего станка в ремонт или его списание и т. д. 
 9. 

Получение  отклика  (реакции)  системы  на  управляющие  действия  в 

виде новой порции информации об изменении состояния системы. 
 

При полном достижении системой назначенных целей в заданное вре-

мя управление является оптимальным. Если состояние системы ухудшилось, 
то управление нерационально. Если произошло улучшение состояния систе-
мы,  но  цели  полностью  не  достигнуты,  то  управление  является  рациональ-
ным.  После  этого  наступает 10-й  этап,  в  процессе  которого  анализируются 
причины,  по  которым  цели  не  были  достигнуты,  при  необходимости  либо 
причины ликвидируются, либо корректируются цели.