в течение последних лет авторы имели возможность побывать и подолгу работать в разных городах России в рамках коммерческих и академических контактов. После более тесного знакомства с российскими системами управления возникла мысль об издании русской версии данной книги, а большой проект, выполняемый при участии одного из авторов в ЛО "Ленэнерго" (г. Санкт-Петербург), послужил толчком к началу подготовки такого издания. Главными побудительны.ми мотивами стали состояние российских систем управления и стремление внести посильный вклад в его улучшение.

Поскольку в советское время производство базировалось на пятилетних планах, во многих важнейших технических системах не предусматривалась способность быстро реагировать на изменяющуюся обстановку и адаптироваться к естественным из.менениям спроса и потребления или же к внешним воз.мущениям. Вместо этого решения были ориентированы на предсказания и расчеты, выполненные на месяцы или годы вперед. Пользуясь терминологией теории автоматического управления, .можно утверждать, что пятилетний план представлял собой не что иное, как разомкнутую систему управления по возмущению, основанную к тому же на очень приблизительной модели объекта (как можно моделировать сложные процессы эконо.мико-социального развития общества на основе нескольких десятков уравнений и параметров?).

Один из наиболее известных примеров парадоксально неэффективной технологии - это применяемая в российских городах система центрального отопления. Само по себе центральное отопление очень эффективный способ и при правильном применении заметно превосходит, например, электроотопление как с термодинамической, так и с экономической точек зрения. На практике, однако, ни для кого не секрет, что нериулируемые нагревательные элементы почти всегда дают либо недостаточно тепла (потребитель мерзнет), либо слишком много (потребитель вынужден открывать окно), и очень редко - именно столько, сколько действительно необходимо. Причины такого положения лежат как в производственно-технической (дефицит теплоизолирующих материалов, опнгбки при согласовании элементов системы), так и в экономической (проектировщики исходили из предположения о неограниченных запасах дешевого природного топлива) и политической (строить как можно больше квартир для народа) областях. Последнее соображение имело приоритет перед качеством жилья. В результате сейчас потребляется значительно больше топлива, чем это необходимо. I Гример центрального отопления не единичен, но ои иллюстрирует большую часть технической инфраструктуры страны. (Ради справедливости следует отметить, что и па Западе многие системы центрального отопления были спроектированы на базе неправильных предпосылок и плохого планирования; поэтому они значительно .менее эффективны, чем могли и должны были бы быть.)

30 Предисловие редактора

пое обеспечение, которое по-прежнему базируется на архитектуре фон Неймана, а увеличе1П-1е его вычислительной мощности происходит за счет совершенствования технологии изготовления и миниатюризации. Поэтому при подготовке этого изда-1П-1Я мы не стали вносить изменения, связанные с техническими характеристиками упоминаемых в ней устройств и средств ВТ, тем более что смена моделей ПК происходит каждые полгода, а внедряемые в этой области технические решения уже давно применяются в мире мэйнфреймов и миииЭВМ.

Пожалуй, одна из самых главных и самых важных мыслей, к которой авторы возвращаются па протяжении всей книги, состоит в том, что сама по себе ВТ не решает задачи и что выбираемые средства должны быть адекватны поставленной цели. Более того, постоянно подчеркивается, что без надлежащего структурирования задачи, тщательного планирования и выбора компонентов автоматизация может не только не улучшить управление, а наоборот, значительно осложнить его. Собственно, вся книга в целом посвящена методологии структурирования задач управления, а также применению принципов последовательности и системности при разработке и вне-дре1Ц-1и цифрового управления.

В отличие от большинства специальных книг, которые, как правило, посвяще1Н>1 только техническим вопросам, в настоящем изда1Ц-1и значительное внимание уде..":..-по экономическим и психологическим факторам. В этом смысле очень важиы.ми представляются главы о человеко-маип-шном И1ггерфейсе (глава 11) и системной интеграции (глава 12), особенно с учетом того, что, несмотря па шумные реклам1н.1е кампании, проводимые поставщиками программного обеспечения и системными интеграторами, и то и другое, мягко говоря, оставляют желать лучшего.

Подход к обсуждаемым темам сам по себе - прекрасная практическая иллюстрация применения основных принципов построения управляющих систем - структурирования, последовательности, простоты и наглядности.

Первое и.здаиие юшги вышло в Великобритании (1992 год), второе - в Германии (1993 год). Настоящее издание - третье, при этом для первой публикации авторы выбрали Россию, доработав его с учетом российской специфики.

Наряду с базовыми сведениями, необходимыми начинающему читателю, книга содержит информацию о различных международных и национальных стандартах, а также приводит русскую и соответствующую ей английскую терминологию.

В книге имеются многочисленные примеры из богатого личного опыта авторов.

Книга может быть полезна студе1ггам как прекрасное введение в предмет, преподавателям вузов как проверенное временем и практикой методическое пособие, а практикующим специалистам для систематизации имеющихся знаний и опыта.

Авторы участвуют в реализации нескольких крупных проектов в России и по.это-му достаточно хорошо представляют существующие технические и образовательные потребности.

Г. К. Будилин Сан кт- Петербург, декабрь 2000 г

Введение

Великий Будда пребывает с. одинаковым удобством как в микросхемах компьютера или шестеренках мотоцикла, так и на вершинах гор или же лепестках цветка. Мыслить иначе значит умалять величие Будды, т. е. унижать себя.

Роберт М. Пирсиг

Дзен-буддизм и искусство обслуживания мотоциклов

1.1. Роль вычислительной техники в управлении процессами

Применение вычислительной техники (ВТ) в автоматическом управлении - важ-иейпшя черта технической инфраструктуры современного обп1ества. Промьинлеи-иость, транспорт, системы связи и защита окружающей среды существе1ню зависят от компьютерных систем управления. Практически ни одна техническая система -от железной дороги до ядерного реактора - не работает без той или иной формы управления. Цифровые электронные вычислительные мащииы (ЭВМ) - компьютеры - играют здесь ключевую роль; во многих случаях не существует реальной альтернативы компьютерному управлению процессами.

Для описания особой роли компьютеров в управлении процессами необходимо определить, что, собственно, подразумевается под термином "процесс". Физический процесс - зто последовательная смена состояний объектов физического мира. Процессами в этом смысле, следовательно, являются движение, химические реакции или теплообмен. Примеры процессов - промьнплепиое или химическое производство, коидициопироваине воздуха в номеп1еиии (изменение физических параметров - температуры и влажности), движение транспортного средства, которое есть суть управляемое изменение его скорости и положения. Обработка информации сама по себе не прив1Н)сит видимых изменений в физический мир и, таким образом, не может быть отнесена к физическим процессам.

Мемецкий тех1н-1ческий стандарт DIN 66201 дает точное определение физического процесса как "комбинации связанных событий в системе, в результате которых из.меняются, перемещаются или запасаются материя, энергия и информация". Технический процесс определен как "процесс, физические переменные которого можно измерить и изменить техническими средствами". Разница между физическим и техническим процессами заключена, следовательно, в том, что физический процесс не обязательно должен управляться извне, а технический процесс включает обработку ипформащп! для достижения заданной целевой функции.

Термин "процесс" означает последовательную смсиу состоянпй какого-либо объекта. Соответственно, нсполиеппе ко.мпьютерной програ.м.мы - это тоже процесс, и этот тер.мни широко используется в програ.м.мнрованнп н операционных системах. Как правило, трудностей с поипманне.м того, какой процесс н.меется в виду, возникать не должно. Та.м, где возможны со.мнения, будут использоваться тср.мнны "физический процесс" или "техннческнп процесс", чтобы указать па иреобразовапне материи пли энергии, н "задача" в смысле непол-нения компьютерной програ.м.мы.