Kybernetika v řízení (Hradec) Tomáš Macák PEF- 456 http://pef.czu.cz/~macak macak@pef.czu.cz tel. + 420 224 382 029

HARMONOGRAM Úvod do předmětu  Informační zdroje Metody kybernetiky 1 Úvod do předmětu  Informační zdroje 2 Požadavky ke zkoušce 3 Metody kybernetiky

Úvod do předmětu Kybernetika je vědní disciplína o obecných zákonech v řízení a v regulaci ve složitých systémech (organizačních a řídících, ekonomicko-hospodářských, politických, automatizovaných výrobních linek apod.) s využitím teoretických znalostí o vzniku, přenosu a zpracování informace. Jako samostatná disciplína se rozvíjí od druhé poloviny minulého století, její vznik je často datován rokem 1948, kdy poprvé vyšla kniha Norberta Wienera „Kybernetika“. Ale samotný pojem kybernetika už mnohem dříve použil Ampére (1834) ve smyslu „umění vládnout“. Za více jak 50 let své evoluce je kybernetika považována za jeden z rozhodujících činitelů pro rozvoj podnikové informatiky, automatizace výrobních/ostatních procesů a konfiguraci organizačních uspořádání, a tím i pro zvyšování životní úrovně v celém průmyslovém světě. Systémové přístupy založené na principech získávání, zpracovávání a přenosu informací přispěli k dnešnímu posunu klasifikace moderní společnosti z minulého označení „průmyslová nebo vědecko-technická společnost“ k soudobému označení „informační nebo znalostní společnost“. Kybernetika totiž vytvořila (pouze některé) a rozvinula přístupy k popisu chování složitých procesů nejrůznější fyzikální podstaty a také vytvořila jednotný pohled na řízení systémů živé přírody a umělého environmentu.

Kybernetika totiž není vymezena určitým objektem zkoumání (jako je např. organizace, biologie, výrobní kapacita apod.), ale jednotným přístupem, kterým přistupuje ke zkoumání jistého objetu nebo systému. Proto je její nedělitelnou částí obecná teorie systém (někdy označovaná jako teoretická kybernetika – zahrnující teorii informace a teorii algoritmů). Vedle teoretické kybernetiky existuje další principiální přístup, který tato vědní disciplína využívá. Jedná se o funkční podobnost – homomorfismus (z které vycházel už samotný Wiener) mezi umělým systémem (strojem) a živým organismem. I přes počáteční ironizování Wienerovy představy homomorfismu z řad členů tamější odborné veřejnosti – pro údajnou naivitu, byla posléze na tomto základě vybudována druhá oblast kybernetického výzkumu, a to technická kybernetika. Principy definované v technické kybernetice se uplatňují především v řídící technice. Proto se dnes teorie automatického řízení zařazuje do širšího rámce technické kybernetiky, i když automatické řízení, zvláště automatická regulace, má delší historii než kybernetika. V současné podobě se kybernetika výrazně prezentuje také jako důležitá mezioborová disciplína zkoumající systémovým přístupem chování fyzikálních, řídících, společenských, biologických a ekonomických jevů. Třetí oblast orientace kybernetiky, zaměřující své výzkumné aktivity na využití systémového přístupu do řešení problémů v nejrůznějších vědních disciplínách, je označována jako aplikační kybernetika. Ta zobecnila mnoho pojmů, jako je organizace systému, řízení systému, entropie, informace a varieta, a přinesla nové impulzy pro studium řízení, vývoje a revitalizaci objektů.

Mezi klasické aplikační kybernetiky se řadí kybernetika v řízení, biokybernetika, ekonomická kybernetika, kybernetická lingvistika, lékařská kybernetika a psychokybernetika.

Informační zdroje Základní: HRON, J: Kybernetika v řízení. Praha, Vydavatelství ČZU. 2003. ISBN 80-213-0840-0. HRON, J., LHOTSKÁ, B., MACÁK, T.: Kybernetika v řízení – příklady a aplikace. Praha, Vydavatelství ČZU. 2007. ISBN 978-80-213-1640-9. Doporučená: HRON, J., LHOTSKÁ, B., MACÁK, T.: Teorie řízení – podklady na cvičení. Vydavatelství ČZU. Praha 2009. ISBN 978-80-213-1913-4. MACÁK, T. : Organizační chování – podklady na cvičení. Praha. Reprografické studio ČZU. 2008. ISBN 80-213-1577-6.

Řízení jako informační působení Ilustrativní příklad Skleněné vlákno je dnes velmi žádaný výrobek – vyrábí se způsobem schématicky znázorněným na následujícím obrázku. Kromě elektrických, optických a tepelných vlastností je jeho kvalita dána konstantním průměrem vlákna ø d po celé své délce. Pro dále znázorněný způsob tažení bylo zjištěno, že výsledný průměr ø d je funkcí 3 hlavních veličin: teploty skloviny t, průměru trysek D a rychlosti tažení v (nepočítáme-li složení skloviny). Přitom konstantní průměr vlákna je j z rozhodujícím kritériem jeho kvality. Řízení je v nejobecnějším smyslu možno charakterizovat jako informační působení. Existují 3 typy: Ovládání Řízení (zpětnovazební) Regulace

Ovládání malého výrobního zařízení v operativě Přítok skloviny t Ohřívací pícka lubrikace — přírůstek průměru bubnu na jeden návin v počet návinů na buben D Navíjecí buben d – průměr vlákna

Ovládání – blokové schéma předešlého příkladu Cíl: Požadovaný průměr vlákna Regulátor otáček bubnu (ovládající systém) Akční veličina ovládacího působení – přenášený výkon na buben Navíjecí buben (ovládaný systém) Skutečný průměr vlákna

(Zpětnovazební) řízení – udržování teploty t v pícce v regulačních mezích 3 + Vazby: termostat topení požadovaná teplota akční veličina (zap/vyp) skutečná teplota (regulovaná veličina) skutečná teplota - měření nastavení regulačních mezí termostatu poruchy a zátěže regulační odchylka e - 9 7 1 6 8 4 2 5

Řízení jako činnost a proces Samotné řízení, při kterém je v určitém organizačním uspořádání přetvářena hmota (ve smyslu přeměny vstupů v požadovaný produkt) není možné jen za účasti informačního působení. Samotný informační přenos žádnou činnost nevykoná – ten slouží jen jako aktivační impulz cíleně orientované činnosti a poté jako usměrňující nástroj při cestě k žádanému stavu. Přitom informace neobsahuje žádnou energii (tutéž informaci lze získat ve formě telefonátu, e-mailem, pomocí světelných značek, apod.). Proto je na energii nezávislá. Energie je potřebná pouze k transportu a uchování informace. Na množství energie závisí pouze kvalita informačního transportu. Z toho důvodu musíme pro realistický popis řízení transformačních procesů v organizaci doplnit informační působení charakteristikami energetických a hmotových přeměn – tedy popsat kauzalitu řízení z pohledu činností. Např. pro dosažení požadovaní rychlosti tažení skleněného vlákna je třeba pohánět buben – elektromotorem, který přeměňuje zdroj elektrické energie na rotační energii.

Řízení jako činnost a proces Stádia cyklu řízení Fáze procesu řízení Vyšší Střední Nižší informace 11 12 13 rozhodování 21 22 23 ovlivňování a kontrola 31 32 33

Řízení jako proces 4 2 1 3 operativa kontrola Regulační odchylka Informace Rozhodování Ovlivňování 1 podnik.vize 2 plánování 3 organizování 4 operativa kontrola Regulační odchylka

plán vize řízení struktura 2 Pokud nechceme chápat znalostní management jako prostou sekvenci časově i věcně oddělených samostatných opakovaných akcí korigujících vždy jednorázově situaci, je nutné stanovit mechanismus přeměny informací ve znalost. plán vize Balanced Scorecard 2 1 4 3 řízení struktura

Metody kybernetiky Metoda černé schránky Metoda analogií heuristické působení na systém podněty, při kterém je vyvozována závislost mezi jednotlivými podněty a reakcemi – to nám umožní určit strukturu systému. Metoda analogií poznání struktury a chování sledovaného systému na základě poznatků o struktuře a chování podobných systémů, Metoda modelování Slouží k poznání struktury a chování na základě modelu, který napodobuje podstatné vlastnosti