Основы кибернетики предприятия

Форрестер Джей

В любой информационной системе с обратной связью всегда используется доступная информация о прошлом, как основание для решений о будущих действиях.

Все, что мы делаем как индивидуумы, как предприятие или как общество, осуществляется в том же контексте информационной системы с обратной связью. Определение такой системы является настолько всеобъемлющим, что на первый взгляд кажется лишенным смысла. Только в настоящее время мы в состоянии оценить громадное значение параметров информационной системы с обратной связью для определения поведения соответствующих систем.

Информационные системы с обратной связью — механические, биологические или социальные — в своем поведении

имеют три характеристики: структуру, запаздывания и усиления. Структура системы говорит нам о взаимосвязи отдельных частей. Запаздывания всегда существуют при получении информации, при принятии решений, основанных на этой информации, и в процессе выполнения этих решений. Усиления обычно происходят во всей системе, особенно при действующем порядке принятия решений в наших промышленных и социальных системах. Они проявляются в тех случаях, когда действие оказывается более сильным, чем это можно предполагать, исходя из ввода информации, определяющей регулирующие решения. Мы только теперь начинаем понимать, каким образом взаимодействие структуры, запаздываний и усилений сказывается на поведении социальных систем.

Почему же фундаментальное значение и важность информационных систем с обратной связью не привлекали внимания вплоть до последних трех десятилетий? Мне кажется, это произошло в результате своеобразного разделения таких систем, которое было принято до 1940 г. С одной стороны, мы имели дело с биологическими информационными системами с обратной связью, регулирующими температуру человеческого тела, координацию мышц и т. д. Эти системы настолько идеально соответствуют своему назначению, и в то же время мы так привыкли к их недостаткам, что их свойства как информационных систем с обратной связью оставались незамеченными. С другой стороны, социальные, экономические и промышленные системы развивались в течение последних веков в столь крупных масштабах по сравнению с человеческим индивидуумом, что трудно было распознать общность их свойств как информационных систем с обратной связью. Кроме того, появилось множество других объяснений… их поведения, которое в действительности обусловлено особенностями этих систем. Эти объяснения давались применительно к специфическим внешним проявлениям отдельных случаев, а не в свете фундаментальных представлений об обобщенных системах с замкнутым циклом.

Теория и основные понятия систем информации с обратной связью стали разрабатываться сравнительно недавно в результате попыток создания элементарной самонастраивающейся системы управления. По мере того как следящие системы становились все более совершенными в сравнении с регулятором паровой машины Уатта, требовалась все большая точность. Управляемые системы становились сложнее. Динамические характеристики и трудности систем сделались очевидными и доступными для изучения в достаточно малых масштабах. Требования коммерческого и военного характера стимулировали попытки овладения теорией проектирования информационных систем с обратной связью. Простые задачи поддавались решению доступными математическими методами. В процессе двадцатилетней разработки динамики физических систем были приведены во взаимное соответствие проблемы, потребности и средства.

Но наши социальные системы гораздо сложнее информационных систем с обратной связью, которыми уже овладела современная техника. Готовы ли мы справиться с ними?

Наши познания в области информационных систем с обратной связью развивались по экспоненциальному закону, столь характерному для ранних стадий в любой области человеческих знаний. Умение обращаться с информационными системами с обратной связью, по-видимому, возрастало в десятикратном размере за каждое десятилетие.

В конце 30-х годов научная литература в данной области оперировала динамическими характеристиками простейших следящих систем, описываемых линейными дифференциальными уравнениями с двумя переменными. А в начале 40-х годов соответствующие исследования уже велись с применением преобразований Лапласа, теории вероятностей и векторного исчисления.

Но, как обычно, математический авангард еще не был в состоянии справиться с наиболее важными техническими проблемами. Большое воздействие было оказано военной необходимостью. Инженеры не могли оставаться безучастными в ожидании аналитических решений поведения информационных систем с обратной связью. Были построены линейные и нелинейные математические модели для выработки решений с помощью аналоговых вычислительных машин.

К 1945 г. решение систем с 20 переменными уже не представляло трудностей, возможности увеличились по сравнению с 1935 г. в 10 раз.

К концу второго десятилетия, то есть в 1955 г., были освоены новые методы и новые области. Появилась вычислительная машина, открывшая путь для имитации систем, далеко за пределами возможностей аналоговых машин. С созданием нового оснащения внимание, было сконцентрировано на динамических характеристиках боевых военных информационных систем с обратной связью, включающих как вооружение, так и личный состав. Стало возможным решение систем с 200 переменными.

Дальнейшее продвижение идет в том же темпе. Мы вступаем теперь в новый период 1965 г. с десятикратным ростом наших возможностей. Модели с 2000 переменных и без всяких ограничений в отношении нелинейных явлений делают доступной обширную область важных проблем управления и экономики.

1. 2. Процессы принятия решений

Вторым основанием динамического моделирования промышленных систем является разработка теории решений, выполненная в 50-е годы в порядке автоматизации военных тактических операций.

В историческом плане военная необходимость часто порождала не только новые технические средства, подобно авиации или цифровым вычислительным машинам, но также и новые организационные формы и новый подход к общественным процессам. Подобные усовершенствования впоследствии были приспособлены для мирного применения.

Такого рода нововведения появились и в области военного командования (то есть управления). По мере ускорения развертывания военных действий по необходимости произошло переключение внимания с тактических решений (повседневного руководства ходом военных операций) на стратегическое планирование (предусматривающее возможные события, определяющее образ действий и заранее устанавливающее порядок принятия тактических решений). Командующий сражением уже не в состоянии графически определить продвижение врага и лично рассчитать пункт нанесения удара. Ведь при наличии такого оружия, как баллистическая ракета, у него даже не хватит времени на то, чтобы выбрать оборонительное оружие.

В течение второй мировой войны решения по упреждающему регулированию артиллерийского огня осуществлялись автоматически соответствующими механизмами. Однако до 1950 г. автоматизированная оценка боевой силы, автоматизация выбора оружия, различение вражеских и дружеских подразделений, подача сигнала боевой тревоги или установление объектов обстрела почти не применялись. За какие-нибудь 10 лет автоматизация этих решений была инициативно разработана, принята и внедрена в практику. Для осуществления этой задачи надо было преобразовать «тактические суждения и опыт» военных решений в комплекс формальных правил и процедур.