Эксклюзив
14 ноября 2011
1531

Информационно-кибернетическая модель, используемая при диагностике промышленных систем

Борисенко В.П.
к.э.н., доцент Московского гуманитарного университета

На протяжении последнего десятилетия мы стали участниками наиболее интенсивных преобразований в истории человечества, и это не могло не отразиться на деятельности предприятий. Почти все аспекты успешного функционирования и развития промышленных систем обусловлены возможностями доступа и обработки различных видов ресурсов, и в первую очередь информации. В условиях глобализации рынков, глобализации взаимодействия финансов и информации, появления принципиально новых технологий, усиления давления на предприятие со стороны внешней среды, увеличения сложности самих организаций увеличивается как внутренняя, так и внешняя неопределенность, что создает потребность в методолого-теоретическом обосновании диагностики внешней и внутренней среды промышленных систем.

Среди важнейших факторов, оказывающих влияние на деятельность организации, можно выделить следующие: развитие науки и техники, глобализация конкуренции, стандартизация процессов и, как следствие, повсеместная замена человека автоматизированными системами управления, увеличение скорости инновационных изменений (все укорачивающийся жизненный цикл продукции), увеличение динамичности ситуаций; уменьшение общего объема ресурсов; превращение информации в фактор производства; сокращение циклов операций управления, уход от функциональной специализации к интеграции бизнес процессов, оперативная, индивидуализированная система работы с поставщиками и покупателями; усложнение и комплексность проблем, с которыми сталкиваются предприятия, и соответственно, необходимость их изучения в единстве экономических, социальных, технических, психологических, управленческих и других аспектов.

Для того чтобы разобраться в механизмах происходящих процессов как внутри, так и вне организации, чтобы прогнозировать даже ближайшее будущее и на основании этого планировать свою деятельность, выделять основные направления приложения усилий, надо найти некий теоретико-методологический фундамент, на который сможет опереться научный анализ и диагностика промышленных систем. И уже на этой основе, необходимо разрабатывать новые инструменты, способные своевременно и адекватно диагностировать состояние систем.

Прежде всего, оттолкнемся от общего определения диагностики как процесса распознавания и оценки свойств, особенностей и состояний объекта и внешней среды. Мы предлагаем диагностировать работу предприятия, опираясь на три базовых параметра: структурные ресурсы (материальные ресурсы), энергию (человеческие ресурсы, электрическую и природную энергию, финансовые ресурсы, целеполагание, мотивацию) и информационные ресурсы, которым можно дать описание с помощью информационно-кибернетического подхода.

Материальные ресурсы рассмотрим, с точки зрения материи, как центрального понятия для обозначения объективной реальности. Например, Ленин определяет материю как-то, что копируется, фотографируется, отображается нашими ощущениями, то есть может существовать на информационных носителях независимо от материи. Например, материальными ресурсами могут выступать основные и оборотные средства предприятия за исключением нематериальных активов.

Рассмотрим теперь второй из базовых параметров - энергию. Для современной науки "энергия" есть источник изменений и их количественная мера: напряжение активности как причина изменений . Таким образом, переход материальных ресурсов в другую форму или их сохранение требует расхода энергии. Источниками энергии могут выступать мускульная сила людей, электрическая энергия и др. Возможно, современным экономическим эквивалентом затрат энергии могут выступать и финансовые ресурсы, способные "покупать" дополнительную энергию, необходимую промышленному предприятию для достижения своих целей. Таким образом, эквивалентом энергии на предприятиях, в дополнение к традиционным видам, выступают собственные и заемные средства, за счет которых могут приобретаться как материальные, так и нематериальные ресурсы, привлекаться рабочая сила. Кроме этого, важным источником энергии для предприятия являются миссия, видение и система целей организации. Например, декларируемые и реальные цели системы являются очень сильным инструментом развития предприятия, относительно целей корректируется направление движения компании, собственно цели определяют выбор и освоение тех или иных методов и средств.

Понятие энергии, в нашем контексте, позволяет рассматривать промышленные системы с единой, унифицированной точки зрения и соответственно, более эффективно организовывать совместное использование ресурсов для достижения целей системы.
Третьим базовым параметром, в рамках материализма или антисистемой материальных ресурсов будет "идеальное" (осознание, мышление, духовное начало, то есть то, что связано с мыследеятельностью, духовной жизнью). По мнению некоторых ученых, "идеальное" может проявляться в виде информации (нематериальных активов предприятия). Современные споры экономистов вокруг проблемы первичности или большей важности информации или материальных ресурсов, возвращают нас обратно к многовековым спорам философов о первичности материи или духа, при этом вопрос энергии раньше почти не рассматривался. Возможно, информация уже стала, наряду с землей, трудом, капиталом и предпринимательскими способностями, новым базовым фактором производства, от которого в определяющей степени зависит количество, качество и объем выпускаемой продукции. И в некоторых случаях, информация уже частично заменяет материальные и энергетические ресурсы.

Для поиска решения задачи распознавания действительности и взаимодействия базовых ресурсов в современной науке появились различные исследовательские подходы к диагностике современных предприятий. Сегодня насчитывается более сорока подходов, применимых для изучения промышленных предприятий, в том числе аксиологический, антропологический, виртуальный, воспроизводственно-эволюционный, глобальный, гуманистический, деловой, деятельностный, диалектический, директивный (административный), инновационный, интегрированный, информационно-технологический, исторический, компетентностный, комплексный, критериальный, культорологический, личностно- ориентированный, личностно-деятельностный, логико-интуитивный, логический, маркетинговый, ноосферный, нормативный, оптимизационный подход, поведенческий, предметный, процессный, рейтинговый, рефлексивный, системно - деятельностный, системный, ситуационный, социокультурный, стандартизационный, стейкхолдерский, стратегический, структурный, функциональный, цивилизационный, эксклюзивный, эмпирический и другие. Большинство подходов недостаточно научно обоснованы и не могут служить фундаментом для изучения постоянно изменяющейся внутренней и внешней среды предприятий. Возможно, наиболее точно соответствует духу времени информации и знаний информационно-кибернетический подход, который можно использовать для диагностики промышленных предприятий. При этом, мы понимаем, что описывать информационно-кибернетический подход так же сложно, как и системный, поскольку отсутствуют четкие границы отделяющие его от других подходов и различные науки плотно переплетаются.

В то же время, один и тот же подход бывает целесообразно применять к диагностике таких разных объектов, как промышленное предприятие, радиотехническая схема, программа искусственного интеллекта или нервная система человека.
Проблемой изучения третьего базового ресурса - информации можно заниматься на основе информационно - кибернетического подхода.

Для начала, необходимо сформулировать понятие подхода и определить алгоритм определения существенных свойств.

Итак, подход - это исследования существенных свойств чего-либо (структур, процессов) с точки зрения определенной науки (в данном случае нас интересует с точки зрения информации и кибернетики).

Под существенным в изучаемой структуре, процессе понимается признак, или совокупность признаков по которым можно распознать объект и без которых этот объект, в виде этого объекта, существовать не может. Признаки (компоненты, отношения, свойства объекта) могут иметь как конкретные и постоянные числовые значения, так и качественные оценки. И эти признаки порождаются взаимосвязью компонентов системы и проявляются в отношении с другими объектами. В связи с этим, признаки информационно - кибернетического подхода должны проявляться в отношениях материи, энергии и информации.

Для определения существенных свойств информационно-киберентического подхода необходимо ввести основные понятия кибернетики, ограничить данный подход от других подходов, описать свойства составных частей подхода и величину проявления этих свойств, установить структурные и временные связи между компонентами подхода, определить взаимовлияние подхода с внешней средой и, для лучшего понимания места в методологии науки информации, дополнительно описать возможные взаимные переходы, взаимосвязи и взаимозависимости между материей, энергией и информацией.

Поскольку система понятий и есть суть любого подхода, мы должны ввести основные понятия информационно-кибернетического подхода, такие как кибернетика, информация, система, состояние системы, динамика системы, организующиеся системы, обратные связи, черный ящик, мегасистемный переход.
Прежде всего, рассмотрим понятие кибернетики. Принято считать, что это понятие впервые ввел Н. Винер. Однако есть упоминания, что Платон не раз говорил о кибернетике, а в 19 веке появилась кибернетика А.М. Ампера, изложенная в работе "Опыт о философии наук, или аналитическое изложение естественной классификации всех человеческих знаний".

Создатель новой кибернетики Н. Винер пришел к этой науке от решения задач автоматизации, связав их с проблемами биологическими и медицинскими, также он относил к ее сфере и вопросы социального управления. Вот как он описывает второе рождение термина "кибернетика": "До недавнего времени не существовало слова для выражения этого комплекса идей, и, стремясь охватить всю область одним термином, я почувствовал себя вынужденным изобрести его. Отсюда термин "кибернетика", который я произвел от греческого слова kubern?t?s, или "рулевой", "кормчий",- то же самое греческое слово, от которого мы в конечном счете производим слово "governor" ("правитель")"*.

В настоящее время дается определение кибернетики как науки об общих законах управления в природе, обществе, живых организмах и машинах, изучающей информационные процессы, связанные с управлением динамическими системами. Одной из задач кибернетики является выработка языка и технических приемов, позволяющих на деле добиться решения проблем управления и связи вообще, а также найти надлежащий набор идей и технических приемов, для того чтобы подвести их специфические проявления под определенные понятия**. Кибернетика делает попытку объединить прежде далекие друг от друга области человеческого знания, такие, как математика, физиология, техника, биология и поэтому имеет большое синтезирующее значение для науки. Велико ее влияние на развитие теории организации и функционирования промышленных предприятий, поскольку кибернетика строилась с помощью осмысления и переноса основных принципов и законов управления в природе на искусственно создаваемые человеком машины, а теперь нами делается попытка переноса принципов работы, управления и диагностирования машин, а также искусственно созданные человеком организации, в частности, на диагностику промышленных предприятий.

Вторым центральным понятием информационно-кибернетического подхода является "информация", понимаемая нами, как последовательность сигналов, передаваемых от передатчика к приемнику, накапливаемых в запоминающем устройстве, обрабатываемых и выдаваемых в виде готовых результатов. При этом, информация обозначает содержание, полученное из внешнего мира в процессе приспособления системы (промышленного предприятия) к нему и приспосабливания к восприятию внешней среды этой системой. Процесс получения и использования информации является процессом приспособления к случайностям внешней среды и функционирования предприятия в этой среде. С практической точки зрения "информацию" можно трактовать как средство или способ уменьшения неопределенности внешней среды для деятельности предприятия, вплоть до ее (неопределенности) устранения вообще.

Информация проявляется во множестве аспектов:
· производство информации как таковой это производственная отрасль, вид экономической деятельности, поскольку информация является фактором производства, одним из фундаментальных ресурсов экономических систем, и имеет сегодня такое же значение, какое в прошлом имели капитал, земля, рабочая сила и предпринимательские способности;
· информация является объектом купли-продажи, т.е. выступает в качестве товара;
· существует "сырая" и "препарированная" (обработанная) информация, соответственно удобно объединять поиск информации с ее интеллектуальной обработкой;
· может выступать в качестве воздействия на внешнюю среду и в качестве наблюдения за внешней средой.

Мы рассмотрели некоторые конкретные концептуальные моменты, связанные с определением понятия информации, с аспектами проявления информации.
Продолжим рассмотрение основных понятий информационно-кибернетического подхода. Следующим является понятие системы, как некоторого материального объекта, состоящего из других объектов, называемых подсистемами данной системы. Смысл введенного понятия заключается не в термине "система" самом по себе, т. е. не в приписывании некоторому объекту свойства "быть системой", что довольно бессодержательно, ибо каждый объект может считаться системой, а в связи между терминами "система" и "подсистема", отражающей определенное отношение объектов внутри предприятия.

Понятие состояния системы. Подобно тому, как понятие системы непосредственно опирается на нашу пространственную интуицию, понятие состояния непосредственно опирается на нашу интуицию времени, и его невозможно определить иначе, как сославшись на опыт. Когда мы видим, что объект в чем-то изменился, мы говорим, что он перешел в другое состояние. Как и понятие системы, понятие состояния является скрытым отношением - отношением между двумя моментами времени. Если бы мир был неподвижным или отсутствовала бы материя в любом виде, понятие времени, пространства и состояния не могло бы возникнуть, и в тех дисциплинах, где мир рассматривается статически, например, в геометрии, понятие состояния отсутствует*.

Кибернетика изучает организацию систем в пространстве и времени, то есть то, каким образом связаны подсистемы в систему, и как влияет изменение состояния одних подсистем на состояние других подсистем. Основной упор делается, конечно, на организацию во времени, которая в случае, когда она целенаправленна, называется управлением. Причины связи между состояниями системы и вытекающие отсюда особенности ее поведения во времени часто называют заимствованным из физики термином "динамика" системы. Этот термин в применении к кибернетике не совсем удачен, так как, говоря о динамике системы, мы склонны рассматривать ее как нечто целое, в то время как в кибернетике главным является исследование воздействия друг на друга подсистем, образующих данную систему*. Поэтому употреблять термин "динамика системы" мы будем не только тогда, когда его нужно противопоставить статическому описанию системы, учитывающему лишь пространственные отношения между подсистемами, но и в смысле организации системы во времени.

Информационно-кибернетическое описание может иметь различный уровень детализации - иерархии. Одну и ту же систему можно описывать либо в общих чертах, разбив ее на несколько крупных подсистем, "блоков", либо более детально, описав строение и внутренние связи каждого блока. Но, так или иначе, кибернетическое описание всегда имеет какой-то конечный уровень, глубже которого оно не распространяется. Подсистемы этого уровня рассматриваются как элементарные, не разложимые на составные части. Реальная физическая природа элементарных подсистем ученого, изучающего кибернетику, не интересует, ему важно только, как они связаны между собой. Два физических объекта могут радикально отличаться друг от друга по своей природе, но если на каком-то уровне информационно-кибернетического описания они организованы из подсистем одинаково (с учетом динамического аспекта), то с точки зрения кибернетики, их можно считать - на данном уровне описания - тождественными*.

Необходимо подчеркнуть то, что любая сложная система должна иметь иерархическую организацию, данное положение относится как к естественным системам, так и к созданным человеком. Понятие иерархии имеет важное значение для кибернетики, поскольку ограничивает не только возможности создания методом проб и ошибок новых уровней подсистем и надсистем, но количество возможных уровней сочетания элементов при диагностике системы.

Под понятием организующихся систем, мы понимаем системы, преобразующие в соответствии с определенным принципом некоторое входное сообщение в выходное. Если этот принцип преобразования подчиняется некоторому критерию эффективности, и, если способ преобразования может регулироваться так, что система стремится повысить свою эффективность в соответствии с указанным критерием, то о такой системе говорят, что она обучается**, или, другими словами, заложен механизм обратной связи.
Следует указать еще одно ключевое понятие информационно-кибернетического подхода к изучению и диагностированию систем - это рассмотрение функционирования системы с точки зрения "черного ящика". Заключается оно в том, что система рассматривается в виде "черного ящика", когда доступна лишь входная и выходная информация, а внутреннее устройство неизвестно, соответственно, появляется новый порядок исследования. Прежде всего, изучаются параметры выхода системы, то есть та продукция, услуги, которая выходит (реализуется) предприятием. Затем, с учетом воздействий внешних факторов, определяются параметры входа, в виде ресурсов, привлекаемых предприятием для производства товаров, услуг. Потом изучаются прямые, обратные и вторичные связи. При этом, непосредственно процессы в "черном ящике" могут и не рассматриваться вовсе. Метод использования "черного ящика" получил еще название феноменологический подход, при котором внешние проявления системы вытекают из ее внутренних состояний.

Рассмотрим теперь понятие искусственный интеллект, которое, по сути, является продуктом кибернетики и представляет из себя систему современных информационных технологий, моделирующих некоторые стороны мыслительной деятельности человека при подготовке и реализации решений, в том числе вычислительные машины, роботов в современном понимании и непосредственно искусственный интеллект. Основное предположение об искусственном интеллекте (жизни) в том, что его форма организации может быть отделена от материальной основы его конструкции. Интересно отметить, что понимание того, что организация и искусственный интеллект имеют много общего, открывает новые возможности повышения эффективности работы организации и может привести к появлению новых методов диагностики и управления производственными системами.

Вероятно, наиболее значимым термином, описанным кибернетикой, является понятие обратной связи как воздействие информации о результатах функционирования системы на характер этого функционирования. Однако в некоторых структурах отсутствует обратная связь, соответственно и отсутствуют возможности, позволяющие преобразовывать принятые информационные сигналы в отправную точку для группирования своих собственных идей или переводить их в сложные способы организационного поведения. Соответственно, в структуре не заложена обратная связь, то есть возможность адекватно реагировать на входные сигналы, их преобразовывать и выдавать необходимые действия или информацию. Кибернетика описывает не только обратные связи, но и самопроизвольно возникающие обратные связи, регулирующие основное движение (так называемые вторичные обратные связи), которые действуют в направлении, противоположном обратной связи, регулирующей положение. Механизмом, который заставляет систему это делать, и является целеполагание. Соответственно, целенаправленность системы достигается, в том числе и обратной связью.

В любом случае, действие, которое предпринимает система, зависит не только от ситуации самой по себе и обратной связи, но также и от цели, которую система стремится достигнуть. Действие системы определяется в результате сравнения текущей ситуации и "идеальной" цели и направлено на устранение несоответствия между действительным и желаемым, что и определяет действие. Через изменение внутреннего состояния системы оказывается обратное влияние на ситуацию.
В то же время, наличие целей вызывает ослабление чрезмерного усиления обратной связи, регулирующей положение, и вполне может устанавливать новое положение выше текущего уровня, т.е. осуществлять переход с одного уровня системы на другой, более высокий уровень.

Таким образом, на основе понимания основных категорий кибернетики можно дать определение информационно-кибернетическому подходу как подходу к исследованию, поиску новых идей, технических приемов и инструментов в диагностике работы промышленных систем (процессов, структур, функций), проблем управления и связи с точки зрения сравнения и сопоставления принципов и законов организации природы и вычислительных машин (искусственного интеллекта) с помощью выявления прямых и обратных связей, рассмотрения элементов системы как неких "черных ящиков" и изучения потоков информации.

Для иллюстрации информационно - кибернетического подхода к диагностике промышленных систем можно привести следующие схемы.

ПОЛНЫЙ ТЕКСТ ЧИТАЙТЕ В ПРИЛОЖЕНИИ

www.allrus.info

Документы

Рейтинг всех персональных страниц

Избранные публикации

Как стать нашим автором?
Прислать нам свою биографию или статью

Присылайте нам любой материал и, если он не содержит сведений запрещенных к публикации
в СМИ законом и соответствует политике нашего портала, он будет опубликован