Что такое система

На втором шаге специальные механизмы и функции, которые в системе выполняет человек, нужно выделить в отдельные блоки. Правила создания систем таковы, что каждая система выполняет только одну технологическую функцию. В нашем случае есть технологические функции управления запасами жидкости, управления запасами электроэнергии, нагрева и использования нагретой жидкости.

Для реализации технологических функций необходимо выполнять множество других функций: контроля, учета и управления. Поэтому для выполнения дополнительных функций внутрь каждой системы введем дополнительных персонажей.

Нагретая жидкость нужна Александру. Поэтому он будет выполнять необходимые функции в системе потребления нагретой жидкости.

Евгений, наш центральный персонаж, будет заниматься всем тем, что необходимо для решения этой задачи.

Дмитрий будет управлять подачей холодной воды по требованию Евгения, а Антон будет подавать электроэнергию (рис. 2).

Рис. 2. Взаимодействие систем: Z – задание на нагрев порции жидкости; Z_T – задание температуры нагрева; U_W – управление подачей холодной жидкости; U_ON – управление подачей электроэнергии; U_OFF – прекращение подачи электроэнергии

Теперь мы можем наблюдать за тем, как работает система порционного нагрева жидкости.

Всё начнет происходить в тот момент, когда Александр попросит нагреть для него порцию жидкости до заданной температуры. Евгений просит Дмитрия передать в его систему нужный объем холодной жидкости.

Как только жидкость прекращает поступать в емкость, Александр просит Антона подать питающее напряжение.

После подачи напряжения Евгений наблюдает за текущей температурой нагрева жидкости по термометру. Как только жидкость нагревается до заданной температуры, Евгений просит Антона прекратить подачу напряжения и выдает нагретую жидкость Александру, повернув вентиль выдачи.

Важный момент: системы Дмитрия, Антона и Евгения решают задачу Александра путем обмена специальными сообщениями (Z, Z_T, U_W, U_ON, U_OFF). Такое взаимодействие систем – оказание функционального воздействия на технологические продукты – и называется интерактивным взаимодействием.

Сигнал, который идет к системе, называется сигналом задания и начинается символом Z. Сигнал, который идет от системы, называется сигналом управления и начинается символом U.

При этом нужно понимать, что сигнал задания последующей системы является сигналом управления для предыдущей системы (рис. 3).

Рис. 3. Принцип, который используется для обозначения информационных каналов между разными системами

Обычно такие обозначения указываются для центральной системы и говорят о ней как о системе исследования.

Для того чтобы не путаться в обозначениях, символы прижимают ближе к той системе, к которой они относятся.

Этап 3. Определяем структуру системы

Теперь, когда структура интерактивно взаимодействующих систем создана, нужно детализировать действия Евгения и отобразить основные механизмы технологического оборудования.

Для этого воспользуемся так называемым агентным подходом. Это означает, что все функции, которые выполнял Евгений в системе нагрева, мы представим в виде множества простых функций, каждую из которых выполняет отдельный агент (рис. 4).

Рис. 4. Модель системы нагрева жидкости: 1 – трубопровод для подачи холодной жидкости; 2 – термометр; 3 – емкость; 4 – водяной насос; 5 – трубопровод для выдачи нагретой жидкости; 6, 8 – кабель для подвода электроэнергии; 7 – электронагреватель

Не нужно пугаться понятия «агент». Просто не совсем удобно вводить множество таких персонажей, как Петя, Вася, Маша, Катя и т. д.

В системе нагрева часть агентов выполняет технологические функции, а часть – функции управления. При этом мы рассмотрели только те функции, которые необходимы для получения качественного продукта (жидкость нагревается до заданной температуры), и ту часть функций управления, которая позволяет реализовать интерактивное взаимодействие системы нагрева с остальными системами.

Как видно, даже в этом случае структура системы получилась не очень простой.

Реальные системы также реализуют функции оптимизации (выбора самого выгодного режима функционирования) и адаптации (поиск оптимума при изменении внешних воздействий и факторов). Но такого представления уже достаточно, чтобы разобраться с тем, как определяется структура системы. Также теперь должно быть понятно, почему любая система является самоуправляемой.