Теоретична форма та практика управління технічними системами

Завданням цього підрозділу є формалізувати теоретичний аспект сучасної практики управління технічними системами. На основі викладеного вище можна розглянути робочу гіпотезу, що предметом дослідження загальної теорії управління у цьому випадку можуть бути “об’єкт-об’єктні” відносини, оскільки людина у цій системі матеріалізована у виробах і фактично фізично не присутня.

Однією з “класичних” філософських проблем, що піднімаються філософією техніки, є питання про походження техніки і про її зв’язок з природою і суспільством. На філософському рівні це питання означає спробу дослідження процесу формування нової техніки - тобто процесу науково-дослідних і дослідно- конструкторських робіт. Він аналогічний процесу дослідження в науці, і, отже, може бути досліджений за допомогою гносеологічних методів.

Проте, оскільки техніка принципово не зводиться тільки до “прикладного природознавства”, то існує принципова різниця між створенням нової техніки і процесом наукового пошуку. Так, наприклад, метою творців нової наукової теорії є вироблення як можна загальнішої закономірності. Творців же техніки подібне турбує мало, їх метою є вироблення конкретного технічного рішення. Саме тому, на відміну від природознавства, техніка формується як знання “ad hoc”, що спричиняє за собою істотну відмінність в гностичних методах техніки і науки.

Таке положення виникає і з істотних відмінностей в підходах до досліджуваного об’єкта, характерного для природознавства і техніки. Природознавство, прагнучи осягнути об’єктивну, тобто незалежну від волі самого дослідника природи, картину світу, прагне мінімізувати ті неминучі спотворення, які вносить у Всесвіт наявність самого дослідника природи. У техніці ж, для якої її ускладнення і вдосконалення є основним гностичним актом, відбувається, як то кажуть, з точністю до навпаки - об’єкт дослідження підлягає постійній зміні в ході пізнання, причому як відповідно до його ходу, так і відповідно до волі своїх творців.

Таким чином, ця точка зору полягає в тому, що природознавство і техніка суто різні за своїми гностичними методами. Існує і декілька конкуруючих точок зору. Згідно першої, вважається, що, оскільки сучасна техніка широко використовує у своїй практиці досягнення розвитку науки, і, більше того, оскільки різні сфери технічного знання поступово емансипувалися до рівня “технічних наук”, остільки ми повинні говорити не про “науку” або “техніку” як про самостійні феномени, а про єдиний феномен сучасної науки і техніки. Ця точка зору украй популярна серед марксистських дослідників у сфері філософії техніки, більше того, вона добре поєднувалася з відомою марксистською тезою “про перетворення науки на безпосередню продуктивну силу суспільства”. Друга точка зору, обстоюється німецьким філософом П. Яніхом у його широковідомій статті “Фізика - природнича наука чи техніка?” [568]. Яніх теж вважає, що наука зливається з технікою в певний комплекс. Він стверджує наступне: діяльність фізики, ґрунтуючись на спостереженні, вимірі і експерименті, є технічною діяльністю, а сама фізика, у певному розумінні, - різновидом техніки, що описує поведінку тих або інших артефактів.

З точки зору Яніха, фізика як наука ґрунтована на застосуванні приладів, які суть технічні артефакти. Більше того, з точки зору фізики, науковий результат стає таким, коли ми від простого спостереження об’єктивних сутностей можемо перейти до їх виміру. Але, згідно з Яніхом, будь-який вимір - суть спосіб для виробництва штучних, тобто технічних явищ. Дійсно, будь-яка шкала за своєю природою штучна, будучи продуктом людської культури. Це вірно навіть для такого феномена як час, який розглядається Яніхом як об’єктивне, але квантоване відповідно до темпоральних уявлень людства, вироблених культурою.

Зрештою, фізичний експеримент в його описі з’являється перед нами як спеціальним чином організований штучний об’єкт, оскільки для його постановки ми завжди повинні технічно реалізувати ті або інші умови експерименту. Підсумовуючи все, Яніх робить висновок про те, що швидше природознавство має бути зрозумілим як вторинний наслідок техніки, ніж техніка - як застосування природничих наук.

Обслуговує діяльність управління технічними системами специфічна гілка наукового пізнання, що відома нам як теорія автоматизованого управління (ТАУ). Її призначення полягає у забезпеченні “сукупності дій, що спрямовані на підтримку або покращення функціонування керованого ним об’єкта без прямої участі у ньому людини у відповідності до заданої цілі управління” [74, с. 141]. Предметом її уваги є “об’єкт-об’єктні” або об’єктивовані відносини.

До можливостей теорії автоматизованого, тобто за участю людини, управління додається евристичний потенціал таких наук, як теорія інформації, теорія кодування, теорія алгоритмів і автоматів, загальна теорія систем, теорія розпізнавання образів, теорія формальної мови [75, с. 79]. Ці науки широко використовують у розробці систем управління технічними системами математико-аналітичний та експериментальний методи пізнання з широким застосуванням методу моделювання [75, с. 78]. Разом вони працюють над створенням штучного інтелекту, що здатний перевести управління технічними системами на якісно новий рівень регуляції.

Крім того, інтелектуально галузь управління технічними системами базується на інших теоретичних концептах, наприклад, теорії автоматизованого управління (ТАУ), теорії нелінійних систем управління, теорії оптимального управління та оцінювання, теорії стійкості, математичній теорії управління, теорії ігор, теорії інформації, теорії нечітких знань, стохастичному аналізі та ін. [Див.: 55].

Проблеми теорії управління можна поділити на 3 основні класи:

1. Проблеми моделювання: знаходження правильної математичної моделі для реальної системи, пов’язаної з механікою, електромеханікою, математичною фізикою, біологією...

2. Проблеми аналізу: аналіз властивостей системи (керованість, простежуваність, стабілізованість.).

3. Проблеми синтезу: створення регулятора зі зворотним зв’язком, який стабілізує та оптимізує характеристики закритої системи, дослідження питань стійкості системи.

Сучасні системи зі зворотним зв’язком на виході дозволяють розробляти регулятори для складних систем з багатоканальними входами і виходами, розв’язавши матричні розрахункові рівняння на цифровому комп’ютері [Див.: 55].

Відповідно до стандартного підходу систему можна точно описати за допомогою математичної моделі.

При розробці стійких сучасних систем значну частину інтуїції з класичних методів управління можна тепер застосувати в сучасних багатовимірних системах.

При існуючих досягненнях у теорії цифрового управління та дискретних системах, сучасні засоби максимально відповідають розробці систем управління, які можна застосовувати на мікропроцесорах. Це дозволяє впроваджувати динамічні характеристики контролерів, які більш складні та більш ефективні, ніж прості ПІД-регулятори та інтегро-диференціюючі структури класичних засобів управління.

Системи автоматизованого управління - один з найбільш комплексних напрямів проектування систем управління. Наприклад, до розробки систем для управління технологічними хімічними процесами з самого початку будуть залучені інженери різної спеціалізації. Інженер-механік визначить та розробить більшість деталей машини, а інженер-електротехнік знатиме, як слід з’єднати всі ці складні деталі, які необхідні види датчиків та приводів, а також, як функціонуватиме весь механізм. Привод - це пристрій для приведення в дію механізму, наприклад, двигуна постійного струму. Інженер-хімік визначить час реакції певних хімічних речовин та оптимальну температуру й тиск для процесів. Інженер програмного забезпечення об’єднає всі технічні умови й створить програмне забезпечення, яке відповідатиме функціональним вимогам усіх інших інженерів. Всі ці інженери повинні спілкуватися перед і під час проекту, при цьому кожен має знати мову проектування систем управління.

Аналіз категоріального апарату концепцій управління технічними системами можна повноцінно виконати на основі категоріального апарату теорії автоматизованого управління (ТАУ). ТАУ - це дисципліна, що вивчає процеси автоматичного управління об’єктами різної фізичної природи. При цьому за допомогою математичних засобів виявляються властивості систем автоматичного управління і розробляються рекомендації щодо їх проектування.

Управлінська складова у цій сфері має власну історію створення теорії автоматичного управління [469]. Уперше відомості про автомати з’явилися на початку нашої доби у працях Герона Александрійського “Пневматика” і “Механіка”, де описані автомати, створені самим Героном і його учителем Ктесибієм: пневмоавтомат, що відчиняє двері храму, водяний орган, автомат для продажу святої води та ін. Ідеї Герона значно випередили свій час і не знайшли застосування в його епоху.

У середні віки значний розвиток отримала імітаційна “андроїдна” механіка, коли конструктори-механіки створили автомати, що відтворюють окремі дії людини, і, щоб посилити враження, винахідники надавали автоматам зовнішньої подібності з людиною і називали їх “андроїдами”, тобто людиноподібними. Нині подібні пристрої називають роботами, на відміну від широко поширених в усіх сферах людської діяльності облаштувань автоматичного управління, які називають автоматами.

У XIII ст. німецький філософ-схоласт і алхімік Альберт фон Больштадт побудував робота, що відчиняє і зачиняє двері. Дуже цікаві андроїди були створені у XVII-XVIII ст. У XVIII ст. швейцарські годинникарі Пьер Дро і його син Анрі створили механічного писаря, механічного художника та ін. Прекрасний театр автоматів був створений у XVIII ст. російським механіком- самоуком Кулібіном. Його театр, що зберігається в Ермітажі, розміщений у годиннику, що має форму яйця.

У зародковому вигляді багато положень Теорії Автоматичного Управління міститься в Загальній теорії (лінійних) регуляторів, яка була розроблена в основному в 1868-1876 рр.

Вирішальний вплив на розвиток вітчизняної методології досліджень теорії автоматичного управління справили праці видатного радянського математика А. Маркова, основоположника так званої конструктивістської школи математики, автора величезної кількості праць з теорії алгоритмів і математичної логіки. Ці дослідження знайшли застосування в науковій і практичній діяльності академіка С. Лебедєва після військової тематики - автоматів управління торпедами і наведення снарядів і стійкості великих енергосистем. На початок XX ст. і в першому його десятилітті теорія автоматичного управління формується як загальнонаукова дисципліна з низкою прикладних розділів. Саме сьогодні у світі, особливо в Японії, спостерігається бум у проектуванні андроїдів, що здатні майже повністю відтворювати природні рухи, сучасну мову людини і виконувати професійні операції на багатьох робочих місцях [15].

На основі застосування математики на практиці склалася строга теоретична думка, що формалізувала напрацювання планетарної спільноти у цій галузі управлінської діяльності. Теорія автоматичного керування (ТАК) - наукова дисципліна, що виявляє загальні закономірності функціонування, властиві для автоматичних систем різної фізичної природи, і на основі цих закономірностей розробляє принципи побудови високоякісних систем керування [471]. При вивченні процесів керування в ТАК абстрагуються від фізичних і конструктивних особливостей систем і замість реальних систем розглядають їхні адекватні математичні моделі.

Сформовані специфічні принципи управління системою автоматичного керування (САК) на основі використання зворотного зв’язку. Зворотний зв’язок - зв’язок, при якому на вхід регулятора подається дійсне значення вихідної змінної, а також задане значення регульованої змінної.

Виокремлюють два види зворотного зв’язку: а) жорсткий - такий зворотний зв’язок, при якому на вхід регулятора надходить сигнал, пропорційний вихідному сигналу об’єкта в будь-який момент часу; б) гнучкий - такий зворотний зв’язок, при якому на вхід регулятора надходить не лише сигнал, пропорційний вихідному сигналу об’єкта, але і сигнал, пропорційний до похідних вихідної змінної.

Управління за принципом відхилення керованої змінної: зворотний зв’язок утворює замкнутий контур. На керований об’єкт подається дія, пропорційна сумі (різниці) між вихідною змінною і заданим значенням так, щоб ця сума (різниця) зменшувалася.

Управління за принципом компенсації збурень: на вхід регулятора потрапляє сигнал, пропорційний збурюючій дії. Відсутня залежність між керуючою дією і результатом цієї дії на об’єкт.

Управління за принципом комбінованого регулювання: використовується одночасно регулювання за збуренням і за відхиленням, що забезпечує найвищу точність управління.

Напрацьована класифікація систем автоматизованого керування (САК): 1) за характером керування: а) системи керування, б) системи регулювання; 2) за характером дії: а) системи безперервної дії, б) системи дискретної дії; 3) за використанням інформації про стан об’єкта керування: а) керування зі зворотним зв’язком, б) керування без зворотного зв’язку; 4) за ступенем використання інформації про параметри і структуру об’єкта керування: а) адаптивні, б) неадаптивні, в) пошукові,

г) безпошукові, д) з ідентифікацією, є) зі змінною структурою; 5) за ступенем перетворення координат в САК: а) детерміновані, б) стохастичні (з випадковими діями); 6) за видом математичної моделі перетворення координат: а) лінійні, б) нелінійні (релейні, логічні та ін.); 7) за видом керуючих дій: а) аналогові, б) дискретні (перервні, імпульсні, цифрові); 8) за ступенем участі людини: а) ручні, б) автоматичні, в) автоматизовані (людина в управлінні); 9) за законом зміни вихідної змінної: а) стабілізуючі: задане значення вихідної змінної є незмінним, б) програмні: вихідна змінна змінюється за певною, заздалегідь заданою програмою, в) слідкуючі: задане значення вихідної змінної залежить від значення невідомої заздалегідь змінної на вході автоматичної системи; 10) за кількістю керованих і регульованих змінних: а) одновимірні, б) багатовимірні; 11) за ступенем самоналагодження, адаптації, оптимізації і інтелектуальності: а) екстремальні, б) самоналагоджувальні, в) інтелектуальні; 12) за дією чутливого (вимірювального) елементу на регулюючий орган: а) системи прямого керування, б) системи непрямого керування [471].

Види управління. На ранньому етапі використовувався один вид управління - стабілізації, тобто підтримки постійності параметра, що регулювався, а згодом з’явилися системи програмного управління, системи слідкуючі, пошукові системи, системи екстремального регулювання, оптимального управління, самопристосовуючі системи [76, с. 37].

Тут можна виділити, на нашу думку, такі рівні управління технічними системами, як рівень: а) об’єкта, б) комплексу, в) системи, г) мережі.

Простір, у якому реалізується функція управління, є важливою філософською характеристикою управління технічними системами, оскільки він замкнений і до того ж штучно створений людиною- конструктором. Обсяг управління визначається мірою проникнення людського розуму у косну неживу речовину, і він, як правило, незначний. Сьогодні людина намагається охопити простір держави шляхом створення Електронного Уряду країни.

Електронний уряд (англ. e-Government) - це модель державного управління, яка ґрунтується на використанні сучасних інформаційних та комунікаційних технологій з метою підвищення ефективності та прозорості влади, а також встановлення суспільного контролю над нею [176]. Електронний уряд являє собою модель управління, у якій вся сукупність як внутрішніх, так і зовнішніх зв’язків і процесів підтримується й забезпечується відповідними інформаційно-комп’ютерними технологіями. Іншими словами, необхідною умовою переходу до електронного уряду є широка інформатизація всіх процесів у повсякденній діяльності міністерств, відомств, місцевих органів виконавчої влади, причому як внутрішніх, так і зовнішніх.

Основними принципами побудови електронного уряду є:

- надання послуг у будь-який момент часу (електронний уряд працює 24 години на добу);

- максимальна простота і прозорість (обслуговує звичайних громадян, а не тільки фахівців);

- єдині технічні стандарти і взаємна сумісність (електронні додатки повинні відповідати принципам єдиної архітектури систем ідентифікації, безпеки, дизайну);

- забезпечення конфіденційності і виконання правил інформаційної безпеки;

- беззастережна орієнтація на думку громадян при реалізації нововведень.

Виділяють 5 основних етапів розвитку системи Електронного уряду:

На першому етапі створюються веб-ресурси різних міністерств і відомств, що містять інформацію про їхню місію і напрямки діяльності. Сайти державних органів, як правило, не підтримуються централізовано і не об’єднуються в єдиний портал.

На другому етапі з’являються перші елементи інтерактивності (наприклад, надсилання питань і одержання відповідей громадянами за допомогою електронної пошти). Постійно публікуються новини про діяльність державних органів влади.

Третій етап характеризує поява повноцінної інтерактивності - можливості здійснювати операції (сервіси) в режимі онлайн (наприклад, сплатити штраф, замовити паспорт, продовжити дію деяких ліцензій і патентів тощо). Така конкретизація роботи електронного управління, що полягає вже не стільки в інформуванні, скільки в обслуговуванні, припускає створення спеціальних сайтів для підтримки цих сервісів не тільки для центральних, але і для міських і навіть районних органів влади.

Четвертий етап - створення об’єднаних порталів різних відомств і служб, через які можна здійснювати будь-які види трансакцій, для яких раніше було потрібно звертатися безпосередньо в державний орган. Через регіональні портали стає можливою реєстрація підприємств, оформлення фінансових документів, легалізація іноземних документів тощо. З’являються регіональні портали, що поєднують у собі як увесь спектр державних послуг, так і послуги недержавного сектора - підключаються системи електронної комерції, інтернет-банкінгу.

На п’ятому етапі відбувається створення електронної системи державного управління на основі єдиних стандартів, а також урядового порталу як єдиної точки доступу до всіх послуг - і для громадян, і для бізнесу. Більшість фахівців вважає, що найвищим ступенем розвитку електронної демократії є запровадження електронної системи волевиявлення (електронного голосування).

Отже, як вірно зазначає М. Бойченко в своій статті [71], впровадження електронного уряду є, по суті, кібернетичним підходом, однак це не знімає проблеми людського чинника в управлінні. Адже, по-перше, програми також створюються людьми, а по-друге, динаміка соціального розвитку визначається не комп’ютерними програмами, а діями людей, які реалізують свій вибір (який за цього може бути формалізований програмно) [71, с. 269].

Часовий вимір, або темпоральність, обмежений, оскільки часові параметри функціонування технічної системи і діапазон дії управлінця попередньо задані конструктором. Темпоральність (від англ. tempora - тимчасові особливості) - тимчасова суть явищ, породжена динамікою їх особливого руху, на відміну від тих тимчасових характеристик, які визначаються відношенням руху цього явища до історичних, астрономічних, біологічних, фізичних і інших тимчасових координат [Див.: 440, с. 298].

У сучасну філософську культуру поняття темпоральності увійшло, як відомо, через традицію екзистенціаліста, в якій темпоральність людського буття протиставляється речі, відчуженому, неякісному, нав’язливому, гнітючому часу. У феноменологічно орієнтованій соціології, а також в психології і культурології поняття темпоральності широко використовується для опису таких динамічних об’єктів, як особа, соціальна група, клас, суспільство, цінність (“повні соціальні явища” Д. Гурвича). Ідея аналізу соціальних явищ, що взаємно рухаються, через зіставлення їх темпоральності лягла в основу методології темпорального аналізу.

Такий вид аналізу перспективно застосувати до оцінки управління технічними системами, і тоді виявиться, що організаційна діяльність підпадає під значні обмеження з боку зовнішнього середовища і технічного стану елементів об’єкта управління. Прикладом може бути занос автомобіля на мокрому покритті дороги, або відмова двигуна у літаків.

Причинність тут діє переважно каузально-механічна, що віддзеркалює актуалізацію потреб людини, яка створює і постійно удосконалює технічні системи. Їх функціонування на засадах каузально-механічної причинності приводить до формування цілей і завдань як засобу створення програми з їх задоволення та отримання результату, що забезпечує система саморегуляції.

Ступінь задоволення основних потреб є однією зі складових “змінної”, яка дає актуальну форму й структуру діяльності. Ця категорія є “специфічно людською формою активного відношення до навколишнього світу, змістом якої є доцільні зміни й перетворення в інтересах людей” [510, 160]. Вона містить у собі мету, засіб, результат та сам процес діяльності, в основі якої лежать дві протилежності - виробництво та життєва активність. Отже, в основі задоволення вітальних потреб лежать речовинно- енергетичні впливи, а соціальні потреби задовольняються на основі інформаційних впливів, що мають дещо іншу будову. У каузально- орієнтованих людей смислова регуляція буде займати похідне положення, що супроводжуватиметься полізалежністю від обставин, фіксації уваги на минулому і сьогоденні, реактивності поведінки, навіть, агресивності.

Отже, наша методологічна установка на аналіз дискурсу управління технічними системами через призму обґрунтованих вище п’яти фільтрів повністю виправдала себе. І у найбільш складній для соціальних філософів сфері - управління технічними системами, вона у ході логічного аналізу наповнилася сенсом, набула людиновимірного характеру, повністю підтвердила робочу гіпотезу про те, що вона в управлінні детермінується людиною і обслуговує її потреби, отримує і утримує продукти її управлінської діяльності, що має загальноорганізаційний зміст, і їх можна порівнювати з продуктами, отриманими у сферах управління біологічними і соціальними системами.