Основы кибернетики предприятия - Джей Форрестер

Этот символ заменяет три уровня со связывающими их между собой темпами (для запаздывания, выраженного показательной функцией третьего порядка). D3 в ячейке указывает на запаздывание третьего порядка. D1 указывало бы на запаздывание первого порядка.

При рассмотрении явлений, протекающих в течение длительного времени, желательно выделить информацию, относящуюся к прошедшим моментам времени. Для этого может с успехом применяться линейная или циклическая блочная схема. В такой блочной цепи происходит последовательное перемещение содержимого из одного блока в другой через определенные интервалы времени.

На рис. 7-10 показана линейная блочная цепь, в которой содержимое перемещается сверху вниз из одного блока в последующий через определенные интервалы времени, а содержимое последнего блока вовсе исключается из схемы. Каждый блок (прямоугольник) имеет обозначение, которое в уравнениях может быть использовано точно так же, как и любая другая переменная. В качестве наглядного примера можно сослаться на тридцатилетний срок службы оборудования, разбитый на отрезки длительностью по два года каждый. Подобные блочные цепи информации могут содержать частные индексы производительности для оборудования различного возраста.

Рис. 7-10. Линейная блочная цепь. EQUIP — общее обозначение всей цепи. 47, В — номер уравнения, определяющего характеристики данной блочной цепи. BOXLIN — обозначение линейной последовательности с исключением содержимого последнего блока из схемы. 15 — количество блоков в цепной схеме. 2 года — интервал между моментами перемещения содержимого из одного блока в другой. Поток оборудования показан в первом блоке; он аккумулируется в соответствии с уравнением уровня 42. Поток оборудования, исходящий из блока 5, регулируется темпом, который представляет собой результат решения уравнения уровня 43. Исключение содержимого ячейки 15 из схемы происходит автоматически. Отбор информации производится из блоков 1 и 2. Отдельные блоки обозначены: EQUIP*1, EQUIP*2 и т. д.

На рис. 7-11 показана циклическая блочная цепь, в которой содержимое последнего блока вводится снова в первый блок. Показанный пример может быть использован при установлении средней месячной величины сбыта путем усреднения данных, относящихся к соответствующим периодам прошлых лет. Такие помесячные значения обычно используются в решениях, относящихся к сезонным колебаниям производства или сбыта.

Рис. 7-11. Циклическая блочная цепь. MSS — общее обозначение всей цепи. 62, В — номер уравнения, по которому устанавливаются характеристики блочной цепи. BOXCYC — указание возврата от последнего блока снова к первому. 12 — количество блоков в замкнутой цепи. 4,3 недели — интервал времени между перемещением содержимого из одного блока в другой. Поток информации, поступающий в первый блок, как это требуется при расчете средних величин. Отбор информации происходит из блоков 2 и 3. Отдельные блоки обозначены в уравнениях как MSS*1, MSS*2 и т. д.

Глава 8

ИЗОБРАЖЕНИЕ ЗАПАЗДЫВАНИЙ

Запаздывания имеют решающее значение при определении динамических характеристик информационных систем с обратной связью. Запаздывания формулируются с помощью обычных уравнений темпов и уровней, рассмотренных в главе 6. Некоторые формы запаздываний — показательные и дискретные (канальные) — рассматриваются в настоящей главе. Учитывая, что с запаздываниями приходится иметь дело весьма часто, предлагается «стенографическая» форма записи для обозначения уравнений уровней и темпов, которые используются при изображении запаздывания.

В предшествующих главах подчеркивалось большое значение запаздываний при формировании характеристик информационной системы с обратной связью. В данной главе рассматриваются способы изображения в математических моделях тех видов запаздываний, с которыми мы сталкиваемся при анализе процессов, происходящих в промышленности и экономике.

В принципе запаздывания имеют место во всех каналах. Однако введение запаздываний в каждый поток привело бы к появлению в модели огромного количества деталей, многие из которых оказывали бы незначительное влияние на поведение системы. Мы будем все время пользоваться двумя способами упрощения модели с целью уменьшить число тех пунктов в формулировке модели, в которых должны быть введены запаздывания. Во-первых, в отношении многих, небольших по величине запаздываний можно будет установить, что их влияние настолько мало по сравнению с влиянием других запаздываний, более длительных и происходящих в более важных пунктах, что ими можно пренебречь.

Во-вторых, запаздывания, возникающие в отдельных реальных процессах, следующих друг за другом, часто могут быть сгруппированы в едином представлении общего запаздывания. Кроме того, запаздывания в параллельных ответвлениях, соединяющихся в одном канале, часто могут быть сгруппированы путем переноса их в общий канал.

8. 1. Структура запаздываний

Запаздывание характеризует собой процесс преобразования, в результате которого на основе заданного темпа входящего потока устанавливается темп потока на выходе. В динамических системах, где темпы являются переменными величинами, темп исходящего потока может в различные моменты времени не совпадать с темпом входящего потока. Это означает, что содержимое запаздывания переменно по величине; оно увеличивается всякий раз, когда входящий поток превышает поток на выходе и наоборот.

Запаздывание представляет собой особый, упрощенный вид представления об уровнях. Любой из уровней системы необходим для того, чтобы темп входящего потока мог в определенных пределах отличаться от темпа потока на выходе. При формулировке общего понятия уровня не было сделано ограничений в отношении факторов, которые могут воздействовать на исходящий поток. Например, на исходящий поток могут влиять одновременно и уровень запасов и уровень невыполненных заказов. Запаздывание же понимается здесь как особый класс уровней, когда исходящий поток определяется только уровнем, содержащимся внутри запаздывания (а также определенными константами). Например, транспортная система может быть часто адекватно представлена просто в виде запаздывания. Тогда уровень товаров внутри транспортной системы является единственной переменной, а константа характеризует среднее запаздывание. Для определения меняющихся взаимосвязей между этим уровнем и темпом на выходе может быть применен комплекс специальных расчетов. Запаздывания во времени в материальном или информационном потоке можно отобразить с помощью комбинации уравнений уровней и темпов, уже рассмотренных в главах 5 и 6. В связи с этим запаздывания изображаются в виде «пакетов», состоящих из комбинации уравнений тех темпов и уровней, которые характеризуют рассматриваемый канал потока. Они видоизменяют временные зависимости между заданным потоком на входе и потоком на выходе, на величину которого влияет запаздывание.