Функции системы управления: Свойства и функции системы управления в организации

4. Функции систем управления.

Управление
— это вид деятельности, который со­стоит
из следующих функций: планирование,
организация, мотивация, координация и
контроль (рис. 1.5).

Рассмотрим
назначение и свойства основных функций
управ­ления.

Процесс управления
любой системой начинается с постановки
целей в процессе планирования. Поэтому
функция планирова­ния
является начальной в системе управления
и одновременно ве­дущей. Заключается
она в научно обоснованном формировании
перспективного процесса управления.

Планирование —
вид управленческой деятельности по
опреде­лению перспектив развития
управляемой системы — разработке на
этой основе заданий на определенный
промежуток времени и ор-

Рис. 1.5. Основные
функции системы управления

ганизационному
их оформлению в качестве показателей
деятель­ности, по которым осуществляют
контроль и оценку.

В процессе
планирования:

анализируют
существующие системы управления для
определе­ния целей развития, установления
направлений деятельности, тре­бующих
улучшения;

определяют
перспективные направления развития
системы уп­равления;

устанавливают
пути реализации перспективного
направления развития системы.

Таким образом,
цель планирования — разработка
рационального плана на основе выработанного
решения.

Функция планирования
включает прогнозирование, составление
стратегического (долгосрочного) и на
его основе перспективного (среднесрочного),
текущего и оперативно-производственного
планов.

Стратегическое
планирование
представляет собой набор дейст­вий,
которые требуют разработки специфических
решений,
направленных на достижение выбранных
целей в течение длительного времени.

Основные результаты
стратегического планирования —
форму­лировка целей (построение дерева
целей), критериев эффективности системы,
оценка и анализ внешней среды (формулировка
ограниче­ний), генерация и анализ
стратегических альтернатив достижения
цели, выбор оптимальной стратегии и
методов ее реализации.

В рамках процесса
стратегического планирования реализуются
четыре основных вида управленческой
деятельности: распределе­ние ресурсов,
адаптация к внешней среде, внутренняя
координация и организационное
стратегическое предвидение.

Тактическое
планирование —
второй основной этап процесса планирования
организационных систем. В отличие от
стратегиче­ского планирования,
связанного с выбором целей и решений,
по­следствия которых сказываются в
течение длительного времени, при
тактическом планировании формируют
условия для достиже­ния промежуточных
целей применительно к достаточно
коротким периодам времени (как правило,
год).

Тактическое
планирование (как и стратегическое)
должно иметь комплексный характер и
охватывать концептуально и ана­литически
максимально возможное число наиболее
важных фак­торов, которые определяют
развитие системы. При этом тактиче­ские
планы более конкретны и более детальны.

Оперативное
управление — функция
управления, обеспечиваю­щая
функционирование управляемых процессов
в рамках парамет­ров,

заданных планом,
программой, регламентом.

Для систем любого
типа большое значение имеет организац
и я управления как функция. В процессе
организации система обеспечивается
трудовыми, техническими, финансовыми,
материальными и другими ресурсами,
предназначенными для ре­ализации
выбранного направления развития системы.

В процессе реализации
функции организации создается
органи­зационная структура, позволяющая
подсистемам структуры управ­ления
эффективно взаимодействовать для
достижения общих целей.

Сущность функции
мотивации
заключается в том, чтобы подсистемы
выполняли свои функции в соответствии
с делегиро­ванными им обязанностями
и сообразуясь с планом.

Особое положение
занимает среди функций управления
конт­роль,
по результатам которого корректируют
решения.

Существует две
основные формы контроля — активный и
пассивный.

Контроль пассивный
осуществляется дискретно, по окончании
кикого-либо
процесса. При контроле активном во время
всего про­цесса
на управляемый объект оказывается
воздействие через функ­цию
оперативного управления, что позволяет
устранять отклонения и
компенсировать возмущающее воздействие
с минимумом потерь.

В
иерархических организационных системах
контроль должен осуществляться
систематически и оперативно, одновременно
сверху и снизу.

К 18.10.2011

Функции системы управления | Дмитрий Егоров

Иногда приходится слышать и читать, как организацию сравнивают с киборгом — искусственное образование, которое в последствии живет своей собственной жизнью. Вообще-то я не очень согласен с таким сравнением. Для меня организация — это скорее живой организм, некий прообраз многоклеточного социального организма, в котором люди — это клетки тканей, специализирующиеся на той или иной функции. Причем, с определенного момента организация становится независимой от основателя, также как ребенок в норме должен стать независимым от родителей — если же этого не происходит — мы имеем дело с социально-психологическим отклонением, я бы даже сказал — патологией.

Раньше я уже писал о парадоксе системы управления живых систем. Сегодня я попробую проиллюстрировать принципиальное отличие функций систем управления технических и социальных систем.

Функциональная структура системы управления технической системы выглядит примерно так:

По сути, есть три основных блока функций: сбор данных и фиксация отклонений от плановых (расчетных) параметров, анализ отклонений с расчетом альтернатив действий, принятие решений в соответствии с заложенной программой и моделью принятия решений, далее формирование управляющего воздействия и собственно воздействие на управляемую систему. Ключевым отличием технической системы является то, что цели системы и модели принятия решений заложены в систему управления извне и не могут быть изменены системой управления.

Функции живой системы управления дополнены еще одним очень важным блоком. Внимание на рисунок:

Система управления живых систем включает в себя дополнительно блоки сбора информации из внешней среды (в том числе и от системы-«владельца» — надсистемы), блок прогнозирования, отвечающий за предсказание тенденций изменения внешней по отношению к системе среды, и очень важный блок целеполагания, который отвечает за генерацию целевой функции и моделей принятия решений.

Причем, с физической точки зрения, целевая функция живой системы будет равнодействующей четырех действующих на систему сил: целей надсистемы, целей внешней среды, целей собственно системы и целей входящих в систему подсистем. Именно блок прогнозирования и целеполагания определяют, если так можно выразиться, вектор целевой функции, по которой будет двигаться интересующая нас система.

С практической точки зрения это все означает, что именно наше отношение к организации во многом будет определять механистический или органический тип развития организации. Подавляющее большинство авторов, занимающихся вопросами этапов развития организации тяготеют к одному или другому отношению, и, в зависимости от предпочтений, рекомендуют те или иные решения.

Механистические (технократические) подходы к социальным системам чаще всего приводят к фиксации организации на одном или группе основателей, которые то ли в страхе потерять власть, то ли от непонимания, как выращивать организацию, оказываются прикованными к ней, как «рабы на галерах». Такая фиксация приводит к тому, что любая попытка оставить организацию без внимания, приводит к снижению ее эффективности, так как не развивается, атрофируется функция целеполагания.

Органические подходы к организации значительно более сложны в реализации. Они требуют квалификации и не гарантируют результата, так как организация, являясь живым организмом может «заболеть», подхватив где-нибудь неизлечимое при современном уровне «организационной терапии» заболевание. Но в случае успеха, есть значительная вероятность, что организация сумеет превратиться в ту самую, книжную, самообучающуюся организацию.

Поделиться ссылкой:

Понравилось это:

Нравится Загрузка…

ЦЕЛИ И ФУНКЦИИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРСОНАЛОМ

Цели и функции системы управления персоналом.  [c.20]

ЦЕЛИ И ФУНКЦИИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРСОНАЛОМ  [c.62]

ОРГАНИЗАЦИОННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРСОНАЛОМ (СУП) — процесс разработки проектов организации систем управления персоналом. О.п.с.у.п. нельзя отделить от проектирования системы управления организацией в целом, т.к. система управления персоналом включает наряду с функциональными подразделениями, занимающимися работой с персоналом, всех линейных руководителей от директора до бригадира, руководящий состав функциональных подразделений всех уровней иерархии организации. Системный подход к разработке проектов систем управления позволяет комплексно подойти к решению данной проблемы. Проектируются подсистема общего и линейного руководства, все функциональные и целевые подсистемы, подсистемы обеспечения управления, все составляющие их элементы функции, оргструктура и технология управления, кадры, информация, технические средства управления, методы организации управления, управленческие решения. Проектируются их взаимосвязи между собой внутри системы, а также с внешней средой. Проектные документы системы управления организации в зависимости от назначения и формы изложения подразделяются на типы, приведенные в таблице (см. с. 220— 222). Тип и содержание документа определяются стадией проектирования и характером конкретного объекта, на который данный документ распространяется.  [c.219]

СТРУКТУРА ТРУДОЕМКОСТИ ФУНКЦИЙ ПО УПРАВЛЕНИЮ ПЕРСОНАЛОМ — соотношение управленческих функций по затратам времени на их выполнение в общей трудоемкости функций системы управления персоналом организации за определенный период времени (напр., за год). С.т.ф. по у.п. может устанавливаться на основе их значимости в процессе управления персоналом (по коэффициентам значимости, рангам целей и задач в «дереве целей» системы управления персоналом) на основе плановых (фактических) затрат времени (в чел.-ч) на выполнение отдельных функций. С.т.ф. по у.п. используется для анализа функционального разделения труда в отдельных подразделениях системы управления персоналом, перераспределения работников между звеньями, исключения дублирования при выполнении функций, разработки мер по техническому оснащению управленческого труда, приобретению технических средств управления, оргтехники.  [c.367]

Третья группа понятий рассматривает вопросы формирования системы управления персоналом основы организационного проектирования и построения системы управления персоналом, методы формирования целей, функций, организационной структуры системы управления персоналом, включая кадровое, инфор-мационно техническое, нормативно-методическое, правовое и де-  [c.458]

КОНЦЕПЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРСОНАЛОМ — система теоретико-методологических взглядов на понимание и определение сущности, содержания, целей, задач, критериев, принципов и методов управления персоналом, а также организационно-практических подходов к формированию механизма ее реализации в конкретных условиях функционирования организаций. К.у.п. организацией включает разработку методологии управления персоналом, формирование системы управления персоналом и разработку технологии управления персоналом. Методология управления персоналом предполагает рассмотрение сущности персонала организации как объекта управления, процесса формирования поведения индивидов, соответствующего целям и задачам организации, методов и принципов управления персоналом. Система управления персоналом предполагает формирование целей, функций, организационной структуры управления персоналом, вертикальных и горизонтальных функциональных взаимосвязей руководителей и специалистов в процессе обоснования, выработки, принятия и реализации управленческих решений. Технология управления персоналом предполагает организацию найма, отбора, приема персонала, его деловую оценку, профориентацию и адаптацию, обучение, управление его деловой карьерой и служебно-профессиональным продвижением, мотивацию и организацию труда, управление конфликтами и стрессами, обеспечение соц. развития организации, высвобождение персонала (см. схему 1). Сюда относятся вопросы взаимодействия руководителей организаций с профсоюзами и службами занятости. Основу К.у.п. организации в настоящее время составляют возрастающая роль личности работника, знание его мотивационных установок, умение их формировать и направлять в соответствии с задачами, стоящими перед организацией. Создавшаяся  [c.141]

МЕТОД СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА — инструментарий системного подхода к решению проблем совершенствования системы управления персоналом. Ориентирует исследователя на раскрытие системы управления персоналом в целом и составляющих ее компонентов целей, функций, организационной структуры, кадров, технических средств управления, информации, методов управления людьми, технологии управления, управленческих решений на выявление многообразных типов связей этих компонентов между собой и внешней средой и сведение их в единую целостную картину. Внешней средой для системы управления персоналом являются не только др. подразделения системы управления и производственной системы данной организации, но и внешние организации (поставщики и потребители, вышестоящие организации и т.п.).  [c.164]

НОРМАТИВНЫЙ МЕТОД — способ, предусматривающий применение системы нормативов, которые определяют состав и содержание функций по управлению персоналом, численность работников по функциям, тип организационной структуры, критерии построения структуры аппарата управления организации в целом и системы управления персоналом (норма управляемости, степень централизации функций, количество ступеней управления, число звеньев, размеры подразделений, порядок подчиненности и взаимосвязи подразделений), разделение и кооперацию труда руководителей и специалистов управления персоналом организации. Однако количества нормативов для совершенствования управления персоналом организации пока недостаточно.  [c.200]

ПОЛНОМОЧИЯ СЛУЖБЫ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРСОНАЛОМ — совокупность служебных обязанностей и прав должностных лиц и подразделений, входящих в состав службы управления персоналом. Полномочия направлены на реализацию функций и целей системы управления персоналом. Объем полномочий зависит от организационного статуса службы — ее положения в организационной структуре организации.  [c.260]

ПРИНЦИПЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРСОНАЛОМ — основные теоретические положения — правила, включающие концентрацию работников отдельного подразделения или всей системы управления персоналом на решение основных задач или концентрацию однородных функций в одном подразделении системы управления персоналом, что устраняет дублирование специализацию (разделение труда в системе управления персоналом — выделяется труд руководителей, специалистов и др. служащих, формируются отдельные подразделения, специализирующиеся на выполнении групп однородных функций) параллельность (предполагает одновременное выполнение отдельных управленческих решений, повышает оперативность управления персоналом) адаптивность (гибкость) — означает приспосабливаемое системы управления к изменяющимся целям организации и условиям ее работы преемственность — предполагает общую методическую основу проведения работ по формированию системы управления персоналом на разных ее уровнях и разными специалистами, стандартное их оформление непрерывность (отсутствие перерывов в работе работников системы управления персоналом или подразделений, уменьшение времени пролеживания документов, простоев технических средств управления и т.п.) ритмичность — предполагает выполнение одинакового объема работ в равные промежутки времени и регулярность повторения функций управления персоналом прямоточность — означает упорядоченность и целенаправленность необходимой информации по выработке определенного решения, бывает горизонтальная и вертикальная (взаимосвязи между функциональными подразделениями и взаимосвязи между различными уровнями управления).  [c.277]

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПЕРСОНАЛОМ ОРГАНИЗАЦИИ — система, в которой реализуются функции управления персоналом включает подсистему общего и линейного руководства и ряд функциональных подсистем, специализирующихся на выполнении однородных функций (см. рис.). Подсистема общего и линейного руководства осуществляет управление организацией в целом, отдельными функциональными и производственными подразделениями. Функции этой подсистемы выполняют руководитель организации, его заместители, руководители функциональных и производственных подразделений, их заместители, мастера, бригадиры. Подсистема планирования и маркетинга персонала осуществляет разработку кадровой политики и стратегии управления персоналом, анализирует кадровый потенциал, рынок труда, организует кадровое планирование, планирование и прогнозирование потребности в персонале, рекламу, поддерживает взаимосвязи с внешними источниками, обеспечивающими организацию кадрами. Подсистема найма и учета персонала организует наем персонала, собеседование, оценку, отбор и  [c.327]

ФУНКЦИОНАЛЬНО-СТОИМОСТНЫЙ АНАЛИЗ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРСОНАЛОМ — метод технико-экон. исследования функций управления, направленный на поиск путей снижения затрат и повышения качества осуществления функций управления персоналом в целях роста конкурентоспособности и эффективности функционирования организации. Позволяет выбрать вариант построения системы управления персоналом или выполнения той или иной функции управления персоналом, требующий наименьших затрат и являющийся наиболее эффективным с точки зрения конкретных результатов. Он позволяет выявить лишние или дублирующие функции управления, функции, которые по тем или иным причинам не выполняются, определить степень централизации и децентрализации функций управления персоналом и т.п. Ф.-с.а.с.у.п. как универсальный метод позволяет при его проведении применять систему методов, применяемых при построении системы управления персоналом. Ф.-с.а.с.у.п. включает следующие этапы подготовительный, информационный, аналитический, творческий, исследовательский, рекомендательный, внедренческий. На подготовительном этапе комплексно обследуется состояние производственной системы и системы управления организацией, осуществляется выбор объекта анализа, определяются конкретные задачи проведения анализа, составляются рабочий план и приказ о проведении Ф.-с.а.с.у.п. На информационном  [c.426]

Меняется структура кадровой службы, основной задачей которой становится реализация кадровой политики и координация деятельности по управлению трудовым потенциалом организации. Расширяется круг их функций, происходит переход от учетной работы к разработке систем стимулирования, управлению профессиональным ростом, к разработке механизмов, предотвращения внутриорганизационных конфликтов. Главной целью системы управления персоналом становится обеспечение кадрами, организация их эффективного использования, профессионального и социального развития.  [c.5]

Проектирование системы управления персоналом неотделимо от проектирования системы управления организацией, поэтому важнейшими задачами построения системы управления персоналом организации являются формирование целей, функций и структуры.  [c.16]

Любая организация — многоцелевая социально — экономическая система, включающая научно — технические, производственно — коммерческие, экономические и социальные цели. Социальные цели являются основой формирования целевой направленности системы управления персоналом. Необходимо структурировать цели с помощью построения дерева целей. Главная задача разработчиков дерева целей заключается в детализации целей нижнего уровня, чтобы их формулировки представляли собой конкретные функции, которые можно будет закрепить за конкретным исполнителем или группой исполнителей.  [c.16]

Формирование целей, функций и структуры — важнейшие задачи построения системы управления персоналом организации. Помощь в проведении деловой игры могут оказать материалы учебника Управление персоналом организации .  [c.63]

Формирование системы стратегического управления персоналом (УП) предполагает внесение существенных изменений в цели, функции и оргструктуру существующей системы управления персоналом. В данном случае вариантами структурно-функциональных изменений дирекции по персоналу могут быть создание подразделения либо выделение руководителя (специалиста) по стратегическому управлению персоналом определение новых функций, связанных с выработкой и реализацией стратегии УП закрепление их за специализированным подразделением либо за уже существующими подразделениями по управлению персоналом и др.  [c.104]

КОНЦЕПЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРСОНАЛОМ — система теоретико-методологических взглядов на понимание и определение сущности, содержания, целей, задач, критериев, принципов и методов управления персоналом, а также организационно-практических подходов к формированию механизма ее реализации в конкретных условиях функционирования организаций. К.у.п. организацией включает разработку методологии управления персоналом, формирование системы управления персоналом и разработку технологии управления персоналом. Методология управления персоналом предполагает рассмотрение сущности персонала организации как объекта управления, процесса формирования поведения индивидов, соответствующего целям и задачам организации, методов и принципов управления персоналом. Система управления персоналом предполагает формирование целей, функций, организационной структуры управления персоналом, вертикальных и горизонтальных функциональных взаимосвязей руководителей и специалистов в процессе обоснования, выработки, принятия и реализации управленческих решений. Технология управления персоналом предполагает организацию найма, отбора, приема персонала, его деловую оценку, профориентацию и адаптацию, обучение, управление его деловой карьерой и служебно-профессиональным продвижением, мотивацию и организацию труда, управление конфликтами и стрессами, обеспечение соц. развития организации, высвобождение персонала. Сюда относятся вопросы взаимодействия руководителей организаций с профсоюзами и службами занятости. Основу К.у.п. концепции управления персоналом организации в настоящее время составляют возрастающая роль личности работника, знание его мотивационных установок, умение их формировать и направлять в соответствии с задачами, стоящими перед организацией. Создавшаяся после 1991 г. в России ситуация, изменение экон. и политической систем одновременно несут как большие возможности, так и серьезные угрозы для каждой личности, устойчивости ее существования, вносят значительную степень неопределенности в жизнь практически каждого человека. Управление персоналом в такой ситуации приобретает особую значимость, т.к. позволяет реализовать, обобщить целый спектр вопросов адаптации индивида к внешним условиям, учета личного фактора в построении системы управления персоналом организации. Укрупненно можно выделить три фактора, оказывающих воздействие на людей в организации. Первый — иерархическая структура организации, где основное средство воздействия — это отношения власти — подчинения, давления на человека сверху, с помощью принуждения, контроля над распределением материальных благ. Второй — культура, т.е. вырабатываемые обществом, организацией, группой людей совместные ценности, соц. нормы, установки поведения, регламентирующие действия личности, заставляют индивида вести себя так, а не иначе без видимого принуждения. Третий — рынок — сеть равноправных отношений, основанных на купле-продаже продукции и услуг, отношениях собственности, равновесии интересов продавца и покупателя. Эти факторы воздействия — понятия достаточно сложные и на практике редко реализуются в отдельности. Какому из них отдается приоритет, таков и облик экон. ситуации в организации. При переходе к рынку происходит медленный отход от иерархического управления, жесткой системы адм. воздействия, практически неограниченной исполнительной власти к рыночным взаимоотношениям, отношениям собственности, базирующимся на экон. методах. Поэтому необходима разработка принципиально новых подходов к приоритету ценностей. Главное внутри организации — работники, а за пределами — потребители продукции. Необходимо повернуть сознание работающего к потребителю, а не к начальнику к прибыли, а не к расточительству к инициатору, а не к бездумному исполнителю. Перейти к соц. нормам,  [c.429]

В соответствии с этими целями формируется система управления персоналом предприятия, в которой реализуются функции управления персоналом. Она включает подсистему общего линейного руководства и ряд функциональных подсистем, специализирующихся на выполнении однородных функций (рис. 2).  [c.281]

Основной целью общественных движений в современной России должно стать формирование гражданского общества как действенной силы, создание гуманистической государственной системы и истинной демократии. Объектами управления персоналом являются три их взаимодействующие категории (являющиеся одновременно и субъектами, воздействующими на все происходящие в организации процессы) личности, общности (группы) и сама организация как организм, единство материального и социального (А.Файоль). Эти объекты одновременно являются и частью социальной системы. Управление персоналом организации как частью общества и уникальными личностями должно рассматриваться в качестве практической меры, направленной на достижение целей социального развития снизу , через основное звено экономики. Однако эта проблема не является простой и одномерной, в ней можно выделить научные аспекты, аспекты обучения и воспитания, а также специфические — связанные со статусом и функциями субъекта, осуществляющего управление персоналом. Все они взаимосвязаны, что отражает системное единство науки, образования и практики. Далее мы рассмотрим эти аспекты.  [c.45]

Поскольку данная система связана с выдвижением на первое место личности работника и трудового коллектива, повышением их роли в достижении целей организации, важнейшую роль в успехе общего дела играет качество рабочей силы и ее отношение к труду на предприятии. Полноценное задействование таких факторов обогащения труда, как принятие решений, самостоятельность, ответственность, обратная связь и других в основной производственной ячейке, то есть, по сути, делегирование функции оперативного управления производством персоналу основного производственного звена, подразумевает способность этого звена эффективно выполнять возложенные задачи. Это, в свою очередь, предъявляет повышенные требования к системе управления персоналом, от деятельности которой и зависит качество персонала фирмы, его развитие, степень удовлетворенности трудом, и, следовательно, отношение к труду и отдача.  [c.123]

Как и другие службы, отдел человеческих ресурсов имеет собственную иерархию должностей, являющуюся составной частью общеорганизационной структуры. Во главе отделов, секторов или групп стоят руководители среднего звена — директора или начальники отделов, подчиняющиеся Вице-Президенту по человеческим ресурсам. Главной их задачей является организация работы вверенной им системы управления персоналом, а также предоставление экспертных советов своему руководителю. Необходимо повторить, что выполняемые различными подразделениями службы человеческих ресурсов функции и их значение для организации могут существенно отличаться, а вместе с этим может различаться и положение руководителей отделов в организационной иерархии. Так, например, вклад директора по компенсации в достижение стоящих перед компанией целей может быть значительно более весомым, чем вклад начальника сектора администрации, несмотря на то, что обе эти позиции подчиняются непосредственно Вице-Президенту по персоналу.  [c.59]

МЕТОД СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА — инструментарий системного подхода к решению проблем совершенствования системы управления персоналом. Ориентирует исследователя на раскрытие системы управления персоналом в целом и составляющих ее компонентов целей, функций, организационной структуры, кадров, технических средств управлении, ин-  [c.492]

НОРМАТИВНЫЙ МЕТОД — способ, предусматривающий применение системы нормативов, которые определяют состав и содержание функций по управлению персоналом, численность работников по функциям, тип организационной структуры, критерии построения структуры аппарата управления организации в целом и системы управления персоналом (норма управляемости, степень централизации функций, ко-  [c.501]

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПЕРСОНАЛОМ ОРГАНИЗАЦИИ — система, в которой реализуются функции управления персоналом включает подсистему общего линейного руководства и ряд функциональных подсистем, специализирующихся на выполнении однородных функций. Подсистема общего и линейного руководства осуществляет управление организацией в целом, отдельными функциональными и производственными подразделениями. Функции этой подсистемы выполняют руководитель организации, его заместители, руководители функциональных и производственных подразделений, их заместители, мастера, бригадиры. Подсистема планирования и маркетинга персонала осуществляет разработку кадровой политики и стратегии управления персоналом, анализирует кадровый потенциал, рынок труда, организацию кадрового планирования, планирование и прогнозирование потребности в персонале, организацию рекламы, поддержание взаимосвязи с внешними источниками, обеспечивающими организацию кадрами. Подсистема найма и учета персонала организует найм персонала, организацию собеседования, оценку, отбор и прием персонала, учет приема, перемещений, поощрений и увольнения персонала, профессиональную ориентацию и организацию рационального использования персонала, управления занятостью, делопроизводственное обеспечение системы управления персоналом. Подсистема трудовых отношений анализирует и регулирует групповые и личностные взаимоотношения, анализирует и регулирует отношения руководства управления производственными конфликтами и стрессами, проводит социально-психологическую диагностику, контролирует соблюдение этических норм. взаимоотношений, управляет взаимодействием с профсоюзами. Подсистема условий труда выполняет следующие функции соблюдение требований психофизиологии, эргономики труда, требований технической эстетики, охрана труда и окружающей среды, осуществляет военизированную охрану организации и отдельных должностных лиц. Подсистема развития персонала  [c.544]

СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРСОНАЛОМ — универсальный метод технико-экон. исследования функций управления, направленный на поиск путей снижения затрат и повышения качества осуществления функций управления персоналом в целях роста конкурентоспособности и эффективности функционирования организации. Такой позволяет выбрать вариант построения системы управления персоналом или выполнения той или иной функции управления персоналом, требующий наименьших затрат и наиболее эффективный с точки зрения конкретных результатов выявить лишние или дублирующие функции управления, функции, которые по тем или иным причинам не выполняются определить степень централизации и децентрализации функций управления персоналом и т.п. Ф.-с. а.с.у.п. позволяет использовать методы, применяемые при построении системы управления персоналом. Ф.-с. а.с.у.п. вклю-  [c.562]

Каждая функция реализуется с помощью системы методов, процедур и приемов, которые воздействуют на характеристики персонала, оценивая или изменяя их, и представляет собой конкретную систему управления в рамках общей системы управления персоналом. Характеристики персонала можно прежде всего разделить на количественные и качественные. Качественные характеристики рекомендуется делить на две подгруппы способности и мотивации (прилежания). Под способностью понимается наличие у сотрудника или кандидата в сотрудники необходимых для своих функций профессиональных знаний, навыков, сообразительности, физической силы и выносливости, морального состояния и общей культуры. Однако одного умения выполнять профессиональные обязанности не достаточно для достижения целей организации, поскольку каким бы квалифицированным ни был бы сотрудник, его производительность зависит также от желания работать или мотивации к труду. Только сочетание сильной трудовой мотивации и профессионального мастерства обеспечивают достижение результата.  [c.278]

Чем больше уровней представлено в дереве целей, тем более конкретными и охватывающими многие области управления персоналом являются формулировки целей. Задача разработчиков дерева целей заключается в такой детализизации целей нижнего уровня, чтобы их формулировки представляли собой конкретные функции, выполнение которых может быть закреплено за отдельными звеньями и исполнителями системы управления персоналом.  [c.63]

Речь идет об интеграции вокруг управленческой вертикали всех функций кадрового менеджмента, выразившейся в появлении стратегического уровня в управлении человеческими ресурсами. Вместо довольно фрагментизированной структуры кадрового менеджмента, бытовавшей в эпоху доминирования первой и второй моделей управления персоналом, складывается система менеджмента, ориентированная в первую очередь на развитие человеческого капитала. Миссия этой системы — в числе других приоритетных стратегических целей корпорации реализовать и ключевые цели ее кадровой политики.  [c.28]

ПРИНЦИПЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ НАПРАВЛЕНИЕ РАЗВИТИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРСОНАЛОМ — теоретические положения по управлению персоналом включающие концентрацию усилий работников отдельного подразделения или всей системы управления персоналом на решение основных задач или концентрацию однородных функций в одном подразделении системы управления персоналом, что устраняет дублирование специализацию (разделение труда в системе персоналом — выделяется труд руководителей, специалистов и др. служащих) формируются отдельные подразделения, специализирующиеся на выполнении групп однородных функций) параллельность (предполагает одновременное выполнение отдельных управленческих решений, повышает оперативность управления персоналом) адаптивность (гибкости) — означает приспосаблщаемость системы управления к изменяющимся целям организации и условиям ее работы преемственность — предполагает общую методическую основу проведения работ по формированию системы управления персоналом на разных ее уровнях и разными специалистами, стандартное их оформление непрерывность (отсутствие перерывов в работе работников системы управления персоналом или подраз-452  [c.452]

ФУНКЦИОНАЛЬНО-СТОИМОСТНОЙ АНАЛИЗ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРСОНАЛОМ — универсальный мегод технико-экон. исследования функций управления, направленный на поиск путей снижения затрат и повышения качества осуществления функций управления персоналом в целях роста конкурентоспособности и эффективности функционирования организации. Такой подход позволяет выбрать вариант-построения системы управления персоналом или выполнения той или иной функции управления персоналом, требующий наименьших затрат и наиболее эффективный с точки зрения конкретных результатов выявить лишние или дублирующие функции управления, функции, которые по тем или иным причинам не выполняются определить степень централизации и децентрализации функций управления персоналом и т.п. Ф.-с. а.с.у.п. позволяет использовать методы, применяемые при построении системы управления персоналом. Ф.-с. ах.у.п. включает подготовительный, информационный, аналитический. творческий, исследовательский, рекомендательный, внедренческий этапы. На подготовительном этапе комплексно обследуется состояние производственной системы и системы управления организацией, осуществляется выбор объекта анализа, определяются конкретные задачи проведения анализа, составляются рабочий план и приказ о проведении Ф.-с. ах.у.п., изучение документов. На информационном этапе собираются, систематизируются и изучаются сведения, характеризующие систему управления персоналом или отдельные ее подсистемы, и данные но аналогичным системам, передовому опыту совершенствования управления. Аналитический этап — наиболее трудоемкий. На нем осуществляется формулировка, анализ и классификация функций, их декомпозиция, анализ функциональных взаимосвязей между подразделениями аппарата управления, рассчитываются затраты на выполнение и уровень качества функций определяются степень значимости функций и причины их несоответствия уровню затрат и качества осуществления функций выявляются излишние, вредные, несвойственные, дублируемые функции формулируются задачи по  [c.471]

ПРИНЦИПЫ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ФОРМИРОВАНИЮ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРСОНАЛОМ — основные теоретические положения, включающие обусловленность функций управления персоналом целям организации — функции управления персоналом формируются и изменяются не произвольно, а в соответствии с потребностями и целями организации первичность функций управления персоналом — состав подсистем и организационная структура системы управления персоналом организации, требования к профессионально-квалификационному уровню работников и их численности зависят от содержания, количества, качества и трудоемкости функций управления персоналом оптимальность соотношения интра- и инфрафункций  [c.529]

Функции управления | ITstan.ru

Функции систем управления | Компьютерные сети

Любая сложная вычислительная сеть требует дополнительных специальных средств управления помимо имеющихся в стандартных сетевых операционных системах. Это связано с большим количеством разнообразного коммуникационного оборудования, работа которого критически важна для выполнения сетью своих основных функций.

Наши партнеры:
— Возможно эта информация Вас заинтересует:
— Посмотрите интересные ссылочки вот тут:

Распределенный характер крупной сети делает невозможным поддержание ее работы без централизованной системы управления сетью (Network Management System, NMS), призванной в автоматическом режиме контролировать сетевой трафик и управлять коммуникационным оборудованием сети.

Системы управления сетью работают, как правило, в автоматизированном режиме, выполняя наиболее простые действия автоматически и оставляя сложные решения для принятия человеку на основе подготовленной системой информации.

Системы управления сетью представляют собой сложные программно-аппаратные комплексы, поэтому существует граница целесообразности их применения. В небольшой сети можно применять отдельные программы управления наиболее сложными устройствами, например коммутатором, поддерживающим технику VLAN. Обычно каждое устройство, которое требует достаточно сложного конфигурирования, производитель сопровождает автономной программой конфигурирования и управления. Однако при росте сети может возникнуть проблема объединения разрозненных программ управления устройствами в единую систему управления, и для решения этой проблемы придется, возможно, отказаться от этих программ и заменить их интегрированной системой управления сетью.
В соответствии с рекомендациями ITU-T Х.700 и стандарта ISO 7498-4 система управления сетью должна решать следующие группы задач:

• Управление конфигурацией сети и именованием заключаются в конфигурировании параметров как элементов сети (Network Element, NE), так и сети в целом. Для элементов сети, таких как маршрутизаторы, мультиплексоры и т. п., путем конфигурирования определяются сетевые адреса, идентификаторы (имена), географическое положение и пр. Для сети в целом управление конфигурацией обычно начинается с построения карты сети, то есть с отображения реальных связей между элементами сети и связей между элементами сети, иллюстрирующих образование новых физических или логических каналов, изменение таблиц коммутации и маршрутизации.
• Обработка ошибок включает выявление, определение и устранение последствий сбоев и отказов в работе сети.
• Анализ производительности и надежности связан с оценкой на основе накопленной статистической информации таких параметров, как время реакции системы, пропускная способность реального или виртуального канала связи между двумя конечными абонентами сети, интенсивность трафика в отдельных сегментах и каналах сети, вероятность искажения данных при их передаче через сеть, а также коэффициент готовности сети или ее определенной транспортной службы. Результаты анализа производительности и надежности позволяют контролировать соглашение об уровне обслуживания (SLA), заключаемое между пользователем сети и ее администраторами (или компанией, продающей услуги). Без средств анализа производительности и надежности поставщик услуг публичной сети или отдел информационных технологий предприятия не сможет ни проконтролировать, ни тем более обеспечить нужный уровень обслуживания для конечных пользователей сети.
• Управление безопасностью подразумевает контроль доступа к ресурсам сети (данным и оборудованию) и сохранение целостности данных при их хранении и передаче через сеть. Базовыми элементами управления безопасностью являются процедуры аутентификации пользователей, назначение и проверка прав доступа к ресурсам сети, распределение и поддержка ключей шифрования, управления полномочиями и т. п. Часто функции этой группы не включаются в системы управления сетями, а либо реализуются в виде специальных продуктов обеспечения безопасности, например сетевых экранов или централизованных систем авторизации, либо входят в состав операционных систем и системных приложений.
• Учет работы сети включает регистрацию времени использования различных ресурсов сети (устройств, каналов и транспортных служб) и ведение биллинговых операций (плата за ресурсы). Ввиду специфического характера оплаты услуг у различных поставщиков и различными формами соглашения об уровне обслуживания, эта группа функций реализуется только в нестандартных системах, разрабатываемых для конкретного заказчика.

В стандартах, определяющих перечисленные функции систем управления, не делается различий между управляемыми объектами — каналами, сегментами локальных сетей, коммутаторами и маршрутизаторами, модемами и мультиплексорами, аппаратным и программным обеспечением компьютеров, однако на практике деление систем управления по типам управляемых объектов широко распространено.

Ставшими классическими системы управления сетями, такие как SunNet Manager, HP OpenView или Cabletron Spectrum, управляют только коммуникационными объектами корпоративных сетей, такими как маршрутизаторы и коммутаторы.

В тех случаях, когда Управляемыми объектами являются компьютеры, а также их системное и прикладное программное обеспечение, то для системы управления часто используют особое название — система управления системой (System Management System, SMS).

SMS обычно автоматически собирает информацию об установленных в сети компьютерах и создает записи в специальной БД об аппаратных и программных ресурсах. SMS может централизованно устанавливать и администрировать приложения, которые запускаются с файловых серверов, а также удаленно измерять наиболее важные параметры компьютера, операционной системы, СУБД (например, коэффициент использования процессора или физической памяти, интенсивность страничных прерываний и др.). SMS может давать администратору возможность брать на себя удаленное управление компьютером в режиме эмуляции графического интерфейса популярных операционных систем.

Заметим, что в последние годы существует отчетливая тенденция интеграции систем управления сетями и систем управления системами.

Функции системы менеджмента и их назначение

Менеджмент — современная система управления предприятием, действующая в условиях рыночной экономики.

Оставьте заявку на бесплатную консультацию

Менеджмент применяется только в управлении социально-экономическими системами. Менеджмент — это самостоятельный вид профессионально осуществляемой деятельности для достижения намеченных целей.

Целью системы менеджмента является достижение целей организации путем эффективного распределения ее ресурсов и результативного построения совместного труда персонала.

Функции системы менеджмента и их назначение

Подробнее о системах менеджмента качества
Заказать систему менеджмента качества

Выполнение этого условия является ключевым моментом для менеджеров всех управленческих уровней.

Общепризнано, что управление компанией носит системный характер, т.е. воздействие или изменение состояния любого элемента СМК неизменно скажется на состоянии компании в целом и на функциях системы управления.

Содержание работы менеджеров отражено в тех ключевых задачах, которые они призваны решать. Для того чтобы цели предприятия были достигнуты максимально эффективно, менеджеры должны осуществлять в системе менеджмента качества следующие функции: планирование, организацию, мотивацию и контроль.

Среди функций системы менеджмента ведущей по праву считается планирование, которое заключается в формулировании миссии, целей и задач на предстоящий период, разработки стратегии действий, составление планов и программы для их реализации. Популярность данной функции завоевали следующие преимущества:

• планирование позволяет определить направление деятельности компании;
• данная функция позволяет снизить влияние на организацию изменений во внешней среде;
• планирование помогает избегать потерь и нерационального расходования времени, и ресурсов;
• данная функция позволяет установить конкретные стандарты и нормы для контроля над ходом работ.

Функция организации заключается в практическом воплощении замыслов, содержащихся в различных планах и программах путем определения фронта работ, способ ее выполнения и того, кто какую задачу будет выполнять и проявляется в построении организационной структуры предприятия. Выделим основные функции системы менеджмента в построении организации:

• распределение фронта задач по конкретным должностям и отделам;
• определение спектра задач, которые соответствуют конкретным должностям, а также рамки должностных полномочий по каждому рабочему заданию;
• обеспечение координации разнообразных и разнотипных видов задач предприятия;
• объединение отдельных видов рабочих заданий в группы;
• обеспечение взаимосвязи и взаимодействия между отдельными работниками как внутри подразделений, так и за его пределами;
• построение непрерывной (скалярной) цепочки подчинения, связывающей верхние уровни компании с нижними;
• распределение и разблокировка ресурсов организации.

Поскольку организация является не только производственной, но и социальной системой, то важными функциями системы менеджмента является мотивация всех членов компании, а также формирование благоприятной рабочей атмосферы и разрешение различного рода конфликтов. Успех в достижении конечного результата зависит от степени заинтересованности работников в результатах работы. Таким образом, менеджеру необходимо знать приемы воздействия на людей с тем, чтобы склонить их действовать в интересах предприятия. Цель мотивации заключается в том, чтобы через хорошую работу сотрудников в организации, дать им возможность удовлетворить их потребности и решить их личные жизненные проблемы.

Оценку и корректировку результатов деятельности предприятия, и ее сотрудников осуществляет функция контроля. Контроль как функция системы менеджмента в управлении призван отслеживать ход выполнения поставленных задач с целью обеспечения их выполнения по намеченному графику, что позволит компании минимизировать потери и усовершенствовать работу системы менеджмента нa предприятии.

Таким образом, все вышеназванные функции системы менеджмента призваны обеспечить движение предприятия к поставленным целям, способствуя успешному, эффективному и результативному сотрудничеству управляющей и управляемой подсистем в их единстве и взаимосвязи.

Смотрите также:

Оставьте заявку на бесплатную консультацию

Определение, значение и функции системы управления персоналом — Оперсонале

Содержание статьи

Управление персоналом состоит из множества разносторонних функций и задач. В общем виде можно сказать, что системы управления персоналом – это взаимосвязь процессов, производимых в рамках управления персоналом.

Одним из основных ресурсов предприятия является его кадровый потенциал. В данное время принято считать персонал одним из основных богатств предприятия и возможным эксклюзивным конкурентным преимуществом. Системы менеджмента входят в общую систему управления предприятием и выделяются как отдельная подсистема. От качества организации и реализации кадровой политики и системы управления персонала зависит общий успех в построении бизнеса. И наоборот, несерьезное отношение к управлению персоналом может привести к общему краху предприятия.

Система управления персоналом состоит из нескольких элементов:

• Объект управления – персонал, на которого направлено управление.
• Субъект управления – специалист, который непосредственно выполняет функцию управления и принимает решения по ней.
• Методы управления – способы действия на объект.
• Процедуры управления – формально утвержденные приемы воздействия на объект.

Системы управления персонала можно условно разделить на две подсистемы:

• стратегическая,
• тактическая.

К тактической относится непосредственно формирование персонала, его набор, обучение, оценку деятельности, перемещение, текущее планирование потребности и эффективного использования. К стратегической – разработки стратегий управления, структуры персонала, прогнозирование развития.

Если определять систему управления с организационной точки зрения, то можно сказать, что это набор организационных структур применяемых для выполнения функций управления персоналом. В таком случае выделяют:

• кадровое обеспечение,
• нормативно-методическое,
• делопроизводственное,
• организационное,
• информационное,
• материально-техническое обеспечение.

Также стоит отметить, что система управления является открытой системой. Она имеет внешнюю и внутреннюю среду, которые взаимно влияют на нее. Внутренняя среда затрагивает элементы самой системы, а к внешней относятся другие подсистемы управления предприятием, имеющие влияние на управление персоналом.

В основе системы управления персоналом лежит применение разных форм и подходов в кадровой работе. С этой точки зрения стоит выделить три основных блока:

1. Формирование персонала – набор, кадровое планирование, освобождение кадровых ресурсов.
2. Развитие персонала – обучение, развитие, повышение квалификации, кадровый резерв персонала.
3. Рациональное использование ресурса персонала – оценка персонала, мотивационная работа, нормирование и рациональное использование персонала.

Некоторые действия, проводимые с персоналом, могут относиться сразу к нескольким указанным блокам.

Стоит также отдельно отметить наличие неформальной системы управления. Она основывается на неформальных отношениях внутри коллектива и имеет большое влияние. Формальная и неформальная системы очень редко идеально совпадают, но задача руководства состоит в максимальном сближении этих двух направлений.

Функции и цели системы управления персоналом

Основная цель управления персоналом заключается в рациональном использовании трудовых ресурсов, своевременном и полном их соответствии количественным и качественным показателям, необходимым для полноценного функционирования предприятия.

Набор соответствующих функций управления и их тесная связь призваны в полной мере выполнить поставленные перед системой цели. Исходя из тесной связи функций управления, изменения, произошедшие в одной из них, требуют корректировки связанных функций.

Функции менеджмента можно распределить по подсистемам следующим образом:

• Функции общего управления, а также управление подразделениями относятся к подсистеме общего и линейного руководства.
• Функции анализа и планирования кадровой потребности, разработки стратегии управления и политики кадровой работы входят в подсистему маркетинга и планирования кадров.
• Функции оценки, найма, отбора персонала, а также профориентации, всякого рода движений персонала и делопроизводства принадлежат к подсистеме учета и управления.
• Функции, связанные с трудовыми отношениями (сотрудничество с профсоюзами, регулировка отношений с руководством, личностных и групповых отношений), относятся к подсистеме управления трудовых отношений.
• Функции, относящиеся к охране труда, соблюдению норм и требований по технической эстетике, психофизиологии труда и соблюдению норм охраны окружающей среды, входят в подсистему по обеспечению нормальных условий труда.
• Функции обучения, повышения квалификационного уровня, переподготовки, адаптации, всех видов оценки персонала, а также работу по организации кадрового резерва можно отнести к подсистеме развития персонала.
• К подсистеме управления мотивацией относятся функции разработки систем финансового и морального поощрения персонала, а также норм и тарифов трудовых процессов.
• Функции разработки штатных расписаний и анализа организационной структуры входят в подсистему развития организационной структуры.
• Функции правового сопровождения трудовых отношений, согласований приказов и распоряжений относятся к подсистеме правового обеспечения управления персоналом.

Также все функции системы можно условно разделить на несколько групп, отвечающих за выполнение определенных действий по управлению персоналом:

• определения целей и основных направлений работы с персоналом;
• определения средств, форм и методов осуществления поставленных целей;
• по выполнению принятых решений;
• координации и контроля за выполнением намеченных мероприятий;
• постоянного совершенствования системы работы с персоналом.

Принципы управления персоналом

В управлении кадрами есть основные нормы и правила, которых должны придерживаться все руководящее звено предприятия. Эти закономерности и правила являются принципами управления. Можно выделить несколько основных принципов:

1. Сочетание коллегиальности и единоличного управления – состоит в умелом использовании и выработке коллективного решения с привлечением мнений исполнителей и руководства нижестоящих уровней. При этом все руководящие полномочия принадлежат единому органу власти на предприятии.
2. Объективность управления – предполагает осуществление всех управленческих решений на базе применения научных подходов, использования принципов науки и в соответствии с ее требованиями.
3. Плановость – предварительное планирование развития предприятия и на его основе выработка последовательности и сроков выполнения намеченных работ, задач и направлений.
4. Сочетание ответственности, обязанностей и прав – наделение каждого субъекта организации конкретными задачами и ответственностью за их выполнение.
5. Мотивация – принцип тщательного осуществления системы поощрений и наказаний для эффективной мотивации и побуждения персонала к выполнению поставленных задач. Под мотивацией подразумевается сочетание внешних и внутренних движущих сил, придающих направленность на достижение определенных целей.
6. Стимулирование – процесс применения разных стимулов в мотивации персонала.
7. Демократизация управления – принцип общего участия персонала в управлении предприятием. Этот принцип призван обеспечить активное и равноправное участие всех сотрудников в коллективной деятельности, направленной на принятие управленческих решений.
8. Системность – принцип, предполагающий системное построение управления персоналом и определяющий порядок принятия решений.
9. Эффективность – принцип достижения поставленных задач с наименьшими затратами времени и человеческих ресурсов.
10.  Нахождение основного звена – принцип выявления и решения самых важных задач, среди множества других.
11. Оптимальность – принцип оптимального соотношения между демократизацией и централизацией, с целью совмещения творческой активности руководящего звена и рядовых сотрудников.
12. Принцип контроля и ответственности за исполнения решений – принцип проверки и наблюдения за исполнением принятых решений, обязывающий отчитываться о выполненных действиях и поступках перед кем-либо.

Модели управления персоналом

При всем разнообразии методик управления персоналом, связанном с характерными особенностями предприятий и отраслей, есть несколько наиболее известных и распространенных. В особенности выделяют американскую, японскую и западноевропейскую системы управления персоналом. Также отдельно стоит отметить постсоветскую, или переходную модель управления, характерную для предприятий нынешнего СНГ.

Каждая модель управления включает в себя характерные для нее особенности в наборе персонала, условиях труда, методах и подходах в мотивации персонала. Исходя из общенационального характера принятых правил, модели управления получили свои названия.

Американская модель

Подбор кадров производится на основе полученного образования, практического опыта работы, психологической совместимости, способности работать в коллективе. Назначение руководства производится «сверху».

По американской системе прием сотрудника производится на основе выполненных им тестовых заданий, призванных выявить уровень профессиональных качеств и навыков. До того, как приступить к выполнению должностных обязанностей, новый работник проходит ознакомление с должностной инструкцией и деятельностью компании в целом.

Предпочтение отдают сотрудникам узкой специализации. Важное место отводится обеспечению компаний рабочими кадрами, при этом административный штат максимально сокращен. Каждая должность обеспечена подробными инструкциями, для удобства работы, а заработная плата начисляется по гибкой схеме.

Японская модель

Наем работников производится на длительные сроки, а часто и пожизненно. В первую очередь работников обеспечивают определенным набором социальных благ и гарантий. В японской модели не приветствуется смена работодателя.

Высший приоритет отводится коллективному началу. Принято поощрять внутреннюю кооперацию работников, широко применяется принцип социального равенства, независимо от занимаемых рангов и должностей.

Рост заработной платы пропорционально связан со стажем работы в компании. Поэтому частыми являются случаи работы сотрудника в одной компании всю жизнь.

Продвижение по карьерной лестнице происходит в основном в горизонтальном направлении. Принято считать, что руководитель коллектива должен обладать навыками работы на любом из возглавляемых участков.

Западноевропейская модель

Такая модель еще называется партнерской. В ее основе лежит социальное партнерство и коллективный договор. Этим объясняется большое влияние профсоюзных организаций на процесс управления персоналом.

В западноевропейской модели также приветствуется длительный период работы на одном предприятии, но примеров пожизненной работы или найма практически нет. Одним из плюсов являются широкие возможности для вертикального карьерного роста, руководящие должности принято предоставлять в первую очередь своим сотрудникам.

Также принято проводить постоянные мероприятия по повышению уровня квалификации сотрудников. Поощряется открытое деловое общение, сокращение статусного разрыва между работниками и руководством. Западноевропейская модель отличается благоприятными условиями работы и возможностью участия в прибылях предприятия.

Постсоветская модель

Стоит отдельно отметить и постсоветскую модель управления персоналом. Ее возникновение связано с переходом государств, некогда состоявших в социалистическом объединении, к рыночной системе экономики. Этот процесс сказался и на системах управления персоналом. Нельзя утверждать, что на просторах России сформировалась своя индивидуальная и законченная модель управления, скорее она находится в процессе формирования. Но есть отдельные особенности систем управления продажами, которые стоит выделить.

• До сих пор сохраняющиеся пережитки прошлого опыта управления. Они явно не подходят для условий открытой рыночной экономики, но некоторые предприятия упорно пытаются их применять. Сюда стоит отнести:

размытое понятие профессионализма,
отсутствие принципов делегирования полномочий,
индивидуальный подход в принятии решений,
формальность лидерства менеджерского состава.

• Особенности менталитета жителей нашей страны, которые не позволяют применять опыт западных систем управления персоналом в чистом виде. Требуется глубокая адаптация и подстройка к особенностям трудового поведения персонала.
• Основное – в связи со сформировавшимся особенностями введения в действие условий рыночной экономики и предыдущим опытом условий социализма, системы управления персоналом во многом строятся исключительно на личном опыте владельцев бизнеса. Данный факт очень негативно сказывается на управлении, так как время идет вперед и то, что работало вчера, сегодня требует новых подходов. Системы управления в новых условиях требуют прихода профессионалов, на смену опытным и заслуженным работникам.

Все рассмотренные модели редко встречаются в чистом виде. Процесс глобализации привел к смешению западных и восточных подходов к управлению. При этом системы управления персоналом по-прежнему отличаются характерными особенностями, присущими определенным регионам.

Построение системы управления персоналом

Построение на предприятии такой системы состоит из трех этапов:

1. Построение дерева целей.
2. Организационное построение структуры управления персоналом.
3. Организация информационного обеспечения управления персоналом.

На первом этапе необходимо построить дерево целей, в котором будут учтены цели сотрудников и администрации предприятия. Задача этого этапа – достичь максимального сближения целей и выявить роль управления персоналом в достижении основных целей компании.

Первое, что необходимо учесть, приступая к построению дерева, – ключевые цели деятельности предприятия:

• положение на рынке,
• инновации,
• производительность,
• ресурсы,
• доходность,
• аспекты управления,
• персонал,
• социальная ответственность.

Также все цели деятельности компании разделяются на экономические и неэкономические. На первое место обычно ставят финансовые цели, а на второй уровень отодвигают социальные, научно-технические и прочие неэкономические цели.

В большинстве своем цели работников и администрации не противоречат друг другу и направлены на достижение материальной выгоды. Системы целей являются первостепенными в определении состава функций системы управления.

Определив дерево целей, переходят к следующему этапу, на котором затрагиваются вопросы организационной структуры управления:

• выявляют структурные звенья службы,
• формулируют их задачи и функции,
• строят структуру управления, в зависимости от специфики работы организации.

Перед формированием организационной структуры следует определить функции, которые будут закреплены за этим подразделением, учесть особенности организации, которые могут повлиять на организационную структуру.

При формировании структуры системы управления персоналом учитывают следующие факторы:

1. Общая численность сотрудников предприятия.
2. Условия и особенности предприятия, связанные со сферой его деятельности.
3. Социальные характеристики предприятия, структурный состав работников, уровень их квалификации.
4. Сложность и комплексность задач, решаемых системой управления персоналом.
5. Техническое обеспечение управления.

Вид структуры управления персоналом зависит, в первую очередь, от размеров предприятия и его особенностей. Варианты организации структуры также зависят от финансовых возможностей предприятия, кадрового и методического потенциала.

Оптимальным принципом формирования структуры управления персоналом является делегирование полномочий. При реализации данного принципа используется разбивка решения задачи на более мелкие подпункты. Каждый промежуточный результат является составной частью решения общей задачи, а ответственность за него лежит на исполнителе.

Третий этап построения системы управления предполагает проработку вопросов информационного обеспечения, процесса принятия управленческих решений.

Эффективная работа системы управления персоналом во многом зависит от информационной базы. Она представляет собой сумму данных, знаний, фактов, отражающих общее состояние и направления развития персонала. Все управленческие решения должны приниматься на основе данных о ситуации, ее взаимосвязях и факторах имеющих влияние на нее.

Есть несколько источников получения первичной информации:

• кадровые документы,
• работники организации,
• внешние источники.

К кадровым документам относятся:

• листы учета кадров,
• личные карточки сотрудников,
• приказы и распоряжения руководства предприятия,
• табели учета рабочего времени и т.д.

К информации, получаемой от работников, относятся всякого рода тестирования и опросы сотрудников.

Внешние источники информации представлены нормативными актами, регулирующими трудовые отношения, методическими материалами и информацией, отражающей состояние рынков труда.

Имея в своем распоряжении все вышеуказанные информационные ресурсы, руководство предприятия может принимать эффективные управленческие решения, связанные с персоналом. Их отсутствие во многом затрудняет построение эффективной системы управления персоналом.

В то же время необходимость сбора, обработки и хранения больших объемов информации тесно связывает системы управления и информационные технологии, призванные упростить и систематизировать эти процессы.

Формирование стратегии

Построение эффективной схемы управления персоналом невозможно без предварительного формирования стратегии управления. Стратегия управления состоит из планов, направлений действий и последовательностей принимаемых решений, которые позволяют оценить, проанализировать и провести разработку эффективных систем воздействия на персонал, дабы реализовать общую стратегию развития предприятия. Стратегия разрабатывается с учетом интересов руководства и персонала предприятия и предполагает определение:

• Цели управления персоналом – учета потребностей и интересов сотрудников совместно с учетом экономических аспектов работы предприятия.
• Принципов и идеологии кадровой работы – набора правил и этических норм в работе с сотрудниками компании, обязательных для выполнения на всех уровнях управления.
• Условий обеспечения эффективного баланса экономической и социальной составляющей использования трудовых ресурсов предприятия.

Под экономической эффективностью подразумевается оптимальное использование имеющихся трудовых ресурсов предприятия с целью достижения задач предпринимательской деятельности. Социальная составляющая включает в себя удовлетворение социально-экономических потребностей и интересов сотрудников предприятия.

Важной и основополагающей составляющей стратегии управления является стратегия кадровой политики, которая во многом ее определяет. Есть три основные концепции стратегии кадровой политики:

1. Первая основана на обслуживающей функции системы управления персоналом. Согласно этой концепции стратегия управления персоналом определяется общей стратегией предприятия и призвана обеспечить и поддерживать работоспособность персонала, необходимого для нормального функционирования предприятия.
2. Согласно второй концепции, система управления персоналом не состоит в зависимости от стратегии предприятия. Она является самостоятельной и центральной, а сотрудники предприятия рассматриваются как отдельные ресурсы, призванные решать разные задачи, в зависимости от их знаний и способностей. В таком варианте стратегия кадровой политики зависит от потенциальных или имеющихся ресурсов кадров.
3. Третий подход предполагает совмещение двух предыдущих концепций. В данном случае стратегия предприятия составляется на основе имеющихся и потенциальных кадровых ресурсов в соответствии со стратегией кадровой политики. Данный вариант предполагает возможность корректировки стратегии предприятия и ее кадровой политики.

Исходя из стратегии управления персоналом, вырабатываются и основные направления кадровой политики компании:

• маркетинговая деятельность в области персонала;
• планирование потребностей предприятия в персонале;
• прогнозирование в области создания новых рабочих мест;
• работа по привлечению, отбору, оценке и аттестации кадров, профессиональная ориентация и трудовая адаптация сотрудников;
• подбор и распределение персонала;
• разработка систем стимулирования труда и мотивационных программ, схем оплаты труда;
• повышение экономической эффективности затрат на персонал предприятия;
• разработка и совершенствование систем развития и обучения персонала, продвижения сотрудников по карьерной лестнице, для решения текущих и будущих задач предприятия.

Стратегия управления заметно влияет на всю организационную структуру системы управления персонала и изменения стратегии может повлечь за собой изменение всей структуры. Хотя зачастую принято проводить некоторые изменения в существующей структуре для приведения в соответствие системы управления новой стратегии.

Качественное функционирование системы управления персоналом зависит как от профессиональной подготовки сотрудников, так и от нагрузки на них. Рекомендованная нагрузка на одного сотрудника кадровой службы составляет до 120 человек, к этому показателю наиболее близки кадровые службы крупных компаний.

Структура системы управления персоналом

Комплекс взаимно связанных подразделений системы управления персоналом представляет собой структуру системы управления, где подразделениями называются службы являющиеся носителями функций управления. Структура системы изменяется соответственно особенностям и возможностям каждой конкретной организации, а основное влияние имеет размер предприятия. Варианты таких изменений зависят, в первую очередь, от финансовой возможности предприятия сформировать необходимое подразделение.

Важную роль в структуре системы управления отыгрывает кадровый и методический потенциал, имеющий влияние на уровень участия привлеченных внешних компаний в реализации функций управления персоналом. В компаниях, имеющих небольшое количество персонала, выполнение определенных функций может быть отдано одному специалисту вместо целого подразделения. Состав функций, выполняемых системой управления персоналом, всегда остается постоянным, независимо от структуры самой системы. Некоторые функции могут передаваться подразделениям, которые не входят непосредственно в систему управления. Для крупных компаний характерным является структурирование системы с промежуточными подразделениями, особенно в отделах, связанных с обучением персонала.

Важнейшим этапом в построении структуры, свойственной системе управления персоналом, является построение связей между ее подразделениями. При этом требуется четкая фиксация вида связи, ее периодичности, содержания и материальных носителей. Выделяют четыре основные виды связей:

• Линейная – состоит в непосредственном административном подчинении.
• Функциональная – когда происходит консультация смежных подразделений или их методическое обеспечение.
• Соисполнительная – связь, возникающая при совместном выполнении работ несколькими подразделениями.
• Обеспечивающая – заключается в подготовке информации или иной работе смежных подразделений для обеспечения процесса принятия управленческого решения.

Структура системы управления персоналом необходима для своевременного и качественного осуществления всех необходимых процессов управления персоналом. В ее рамках идет движение информации и принятие всех управленческих решений. Структура системы управления призвана обеспечивать оптимальное распределение функциональных обязанностей и ответственности между входящими в нее подразделениями и работниками. Еще одна задача структуризации заключается в упорядочивании происходящих в системе процессов.

Некоторые компании создают структуру управления персоналом, которая объединяет все подразделения, относящиеся к управлению кадрами, под единым руководством ответственного топ-менеджера. Крупные компании в основном имеют отдельные подразделения для выполнения функций каждой подсистемы.

Многие компании имеют следующие отделы системы управления персоналом:

• кадров;
• обучения и развития;
• оценки и оплаты труда персонала;
• социальной защиты;
• охраны труда и техники безопасности;
• охраны окружающей среды;
• юридический;
• организации труда, производства и управления;
• научно-технической информации.

Методы построения систем управления персоналом

При построении системы управления персоналом необходимо придерживаться некоторых принципов. Их можно разделить на две группы:

1. Принципы, которые характеризуют требования к формированию системы.
2. Принципы, которые определяют направление развития.

К первой группе относятся следующие принципы:

• первичности функций управления персоналом,
• экономичности,
• оптимальности,
• простоты,
• обусловленности функций управления целями предприятия,
• устойчивости,
• согласованности,
• комфортности.

Во вторую группу входят принципы:

• концентрации,
• специализации,
• параллельности,
• гибкости,
• преемственности,
• ритмичности,
• прямоточности.

Принципы, применяемые при построении системы управления персоналом, используются во взаимодействии. Варианты их сочетания зависят от конкретной ситуации, задач и целей. В процессе построения системы используются следующие методы:

1. Метод системного анализа – используется как средство системного подхода в процессе усовершенствования и построения системы управления.
2. Декомпозиция – предполагает разделение сложных явлений на простые составляющие.
3. Последовательная подстановка – позволяет изучить воздействие на формирование системы каждого отдельного фактора, исключая действие других факторов.
4. Метод сравнения – предполагает сравнение системы управления персоналом с похожими системами передовых организаций.
5. Динамический метод – предполагает расположение в динамическом ряду суммы данных с целью исключения случайных отклонений, применяется к количественным показателям.
6. Структуризация целей – используется для обоснования целей системы управления через соответствие общим стратегическим целям предприятия.
7. Экспертно-аналитический – состоит в привлечении специалистов высокой квалификации к управлению персоналом, с целью совершенствования процесса управления.
8. Нормативный – применение комплекса нормативов и норм определяющих состав и содержание функций управления персоналом, критерии по которым строится структура управления, тип структуры управления.
9. Функционально-стоимостный анализ – выбор варианта построения системы, имеющей максимальную эффективность при минимальных возможных затратах.
10. Опытный – базируется на использовании предыдущего опыта системы и опыте других аналогичных систем.

Достижение наибольшей эффективности и качества функционирования системы управления персоналом происходит при использовании нескольких методов построения в комплексе. Также использование комплекса методов позволяет с разных сторон оценить систему и избежать возможных просчетов.

Методы исследования системы управления персоналом

Каждая система управления персоналом требует регулярного анализа, призванного определять возможные проблемы и предотвращать сбои в работе системы. Анализ проводится на основе предварительно определенных целей, глубины и объема анализа. На основе проведенного анализа прогнозируется динамика развития внешнего окружения, проводится оценка внутренних ресурсов, определяются тенденции и параметры внешних факторов. Системное проведение анализа составляет важный этап стратегического управления персоналом.

При проведении анализа системы управления производится комплексный анализ как внутренней, так и внешней среды. Это связано с большой взаимозависимостью внутренних и внешних процессов.

В анализе системы применяют способы научного исследования, методологические подходы, системный подход. Выбор способа анализа определяется поставленными целями и требуемыми результатами.

Наибольшее распространение в анализе систем управления персоналом имеет методологический подход. Правильный подбор методов анализа позволяет получать полную и достоверную информацию о системе управления, ее проблемах и «узких местах».

Есть несколько основных групп методов исследования системы управления:

1. Методы, основанные на опыте и интуиции специалистов. Сюда входят методы мозговых атак, сценариев, экспертной оценки, дерева целей, деловой игры.
2. Формализованные методы, основанные на математическом и экономическом моделировании. В эту группу входит сетевой метод и имитационное динамическое моделирование.
3. Комплексные методы, основанные на использовании вариаций формализованных и интуитивных методов.
4. Методы исследований информационного потока.

Первая группа методов, используемых в изучении систем управления персоналом, отличается нетрадиционностью подходов к анализу и не требует большого количества фактических данных. В отличие от нее, вторая группа методов предполагает использование большого количества точных фактических исходных данных. Результаты исследований по формализованным методам предполагают довольно точное прогнозирование развития событий в заданном алгоритме.

Максимальная эффективность анализа системы управления достигается за счет использования комплекса методов, относящихся к разным группам. Использование всего одного метода может привести к получению неполной картины и упущению важных нюансов, которые не могут быть определены данным методом, но имеют значительное влияние на систему управления.

Особое значение неформальных групп

Работа сотрудников предприятия носит коллективный характер, что приводит к необходимости учета влияния групп на поведения отдельных личностей в процессе трудовой деятельности. Разработка и анализ эффективных систем управления персоналом невозможны без учета действия на них разного рода формальных и неформальных групп. Стоит отметить, что менеджер до 80% рабочего времени затрачивает на групповую деятельность, а эффективность работы каждого руководителя зависит от понимания особенностей и умения правильно воздействовать на рабочие группы.

Группы обладают следующими характеристиками:

• состав,
• структура,
• процессы,
• нормы,
• санкции.

Определение группового потенциала является важным этапом управленческой деятельности, а правильно определенный потенциал позволяет наиболее эффективно его использовать. Системы групповой работы применяются во многих подразделениях системы управления предприятия.

Группы разделяют по многим признакам, но особый интерес представляет разделение на формальные и неформальные. К формальным группам относятся группы, создаваемые руководством для улучшения организации труда и его разделения. Они имеют официальный статус и определенные полномочия. Руководители таких групп назначаются руководством предприятия.

Неформальные группы возникают спонтанно, для удовлетворения интересов сотрудников, которые не удовлетворяются в рамках формальной группы. Деятельность неформальных групп в основном отличается от ожиданий руководства компании.

Особое значение неформальных групп заключается в их непосредственном влиянии на эффективность работы предприятия. Высокая гибкость, в сравнении с формальными планами и политикой, неформальных групп позволяет им быстро реагировать на динамику проблем, что может положительно сказываться на эффективности управления и предприятия в целом. Еще одним достоянием таких групп является снижение нагрузки на управляющие кадры. При условии, что группа поддерживает направления и цели предприятия, пропадает необходимость жесткого контроля и появляется возможность делегирования части полномочий менеджера неформальной группе.

Основная проблема неформальных групп, которую важно учитывать в процессе разработки систем управления персоналом, состоит в противостоянии переменам, так как каждая группа стремится обезопасить принятые в ней отношения от внешних факторов влияния. Частыми являются ролевые конфликты (попытки сотрудника одновременно соответствовать требованиям и предприятия, и неформальной группы) и конфликты внутри группы, что может негативно влиять на эффективность управления и работы предприятия.

Совершенствование системы управления персоналом

Ведение кадровой политики в условиях рыночной экономики требует применения самых современных систем управления персоналом, так как правильно организованный процесс работы сотрудников прямо влияет на прибыльность бизнеса. Постоянные стремительные изменения в мире влекут за собой необходимость постоянного совершенствования имеющихся концепций организации труда и управления персоналом.

Совершенствование систем управления персоналом производится на основе предварительного анализа существующих принципов системы управления. Только после тщательного изучения кадрового состава, необходимости изменений, соответствий законодательным нормам можно принимать решение о начале работы по совершенствованию системы.

Совершенствование систем организации труда невозможно без использования сильной материально-технической базы и инновационных методов, что предполагает повышения уровня требований к квалификации работников. Многие руководители убедились в большей эффективности от повышения квалификации уже имеющихся сотрудников, чем от привлечения новых работников, обладающих необходимыми навыками и знаниями.

При совершенствовании методов управления происходят изменения и в структуре отношений руководителя с подчиненным. Обретает важность хорошо налаженный контакт руководства и подчиненных, который происходит через проведения общих корпоративных мероприятий, бесед и собраний. Они позволяют уменьшить дистанцию и повысить взаимопонимание руководящего звена и сотрудников компании.

Основная цель совершенствования системы управления состоит в активизации трудовых ресурсов. Для этого необходимо заинтересовывать и мотивировать работников предприятия к повышению эффективности труда и управления с помощью систем бонусов, поощрений и мотивации. При этом внедрение и разработка новых методов требует поэтапного прохождения, логичной связки и доступности для понимания каждым работником.

Правильно построенная система управления персоналом позволяет компании эффективно и экономно использовать имеющиеся трудовые ресурсы, планировать и корректировать их в зависимости от меняющихся условий рынка.

Грамотное использование методов управления и анализа позволяют своевременно проводить совершенствование системы управления персоналом и предоставляют компании дополнительные конкурентные преимущества.

Система управления | технология | Британника

Система управления означает, что переменное количество или набор переменных величин приводится в соответствие с предписанной нормой. Он либо сохраняет значения контролируемых величин постоянными, либо заставляет их изменяться заданным образом. Система управления может работать с помощью электричества, механических средств, давления текучей среды (жидкости или газа) или сочетания средств. Когда в цепи управления задействован компьютер, обычно удобнее управлять всеми системами управления электрически, хотя довольно часто встречаются смеси.

Разработка систем управления.

Системы управления

тесно связаны с концепцией автоматизации ( q.v. ), но два основных типа систем управления, с прямой связью и обратной связью, имеют классическое происхождение. Ткацкий станок, изобретенный Жозефом Жаккаром из Франции в 1801 году, является ранним примером прямой связи; набор перфокарт, запрограммированных на ткацкие станки; никакая информация из процесса не использовалась для исправления работы машины. Подобное упреждающее управление было включено в ряд станков, изобретенных в 19 веке, в которых режущий инструмент повторял форму модели.

Управление с обратной связью, при котором информация из процесса используется для корректировки работы машины, имеет еще более давнюю историю. Римские инженеры поддерживали уровень воды в своей системе акведуков с помощью плавающих клапанов, которые открывались и закрывались на соответствующих уровнях. Голландская ветряная мельница 17-го века была обращена к ветру за счет действия вспомогательной лопасти, которая перемещала всю верхнюю часть мельницы. Самый известный пример промышленной революции — это управляющий шаровой шарнир Джеймса Ватта 1769 года, устройство, которое регулировало поток пара в паровой двигатель для поддержания постоянной скорости двигателя, несмотря на изменяющуюся нагрузку.

Первый теоретический анализ системы управления, который представил модель регулятора Ватта на основе дифференциального уравнения, был опубликован Джеймсом Клерком Максвеллом, шотландским физиком, в 19 веке. Вскоре работа Максвелла была обобщена, и теория управления была развита на основе ряда работ, включая заметное исследование системы автоматического рулевого управления американского линкора «Нью-Мексико», опубликованное в 1922 году. В 1930-х годах появилась электрическая обратная связь в междугородной телефонной связи. усилители и общую теорию сервомеханизма, с помощью которой небольшое количество мощности управляет очень большим количеством и вносит автоматические поправки.Затем последовали пневматический контроллер, лежащий в основе разработки первых автоматизированных систем в химической и нефтяной промышленности, и аналоговый компьютер. Все эти разработки легли в основу разработки теории систем управления и приложений во время Второй мировой войны, таких как зенитные батареи и системы управления огнем.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

Большинство теоретических исследований, а также практических систем до Второй мировой войны были одноконтурными — i.е., они включали просто обратную связь из одной точки и корректировку из одной точки. В 1950-х годах исследовались возможности многоконтурных систем. В этих системах обратная связь может быть инициирована более чем в одной точке процесса, а исправления вносятся более чем в одной точке. Внедрение аналогового и цифрового вычислительного оборудования открыло путь для гораздо большей сложности теории автоматического управления, шаг вперед, получивший название «современное управление», чтобы отличить его от более старого, более простого «классического управления».”

Основные принципы.

За немногими и относительно незначительными исключениями, все современные системы управления имеют две общие основные характеристики. Их можно описать следующим образом: (1) Величина контролируемой величины изменяется двигателем (это слово используется в обобщенном смысле), который получает энергию от локального источника, а не от входящего сигнала. Таким образом, имеется большое количество энергии для осуществления необходимых изменений контролируемой величины и для гарантии того, что операции изменения регулируемой величины не загружают и не искажают сигналы, от которых зависит точность управления.(2) Скорость, с которой энергия подается в двигатель для изменения значения контролируемой величины, определяется более или менее непосредственно некоторой функцией разницы между фактическим и желаемым значениями регулируемой величины. Таким образом, например, в случае термостатической системы нагрева подача топлива в печь определяется тем, выше или ниже фактическая температура желаемой температуры. Система управления, обладающая этими основными характеристиками, называется системой управления с обратной связью или сервомеханизмом (см. Рисунок).Системы управления с обратной связью — это системы с прямой связью.

Основные компоненты типичной системы управления с обратной связью

Encyclopædia Britannica, Inc.

Стабильность системы управления в значительной степени определяется ее реакцией на внезапно приложенный сигнал или переходный процесс. Если такой сигнал заставляет систему чрезмерно корректировать себя, может возникнуть явление, называемое «поиском», при котором система сначала чрезмерно корректирует себя в одном направлении, а затем чрезмерно корректирует себя в противоположном направлении.Поскольку охота нежелательна, обычно принимаются меры по ее исправлению. Самая распространенная корректирующая мера — добавление демпфирования где-нибудь в системе. Демпфирование замедляет реакцию системы и позволяет избежать чрезмерных выбросов или корректировок. Демпфирование может проявляться в виде электрического сопротивления в электронной схеме, применения тормоза в механической цепи или нагнетания масла через небольшое отверстие, как при демпфировании амортизатора.

Другой метод проверки устойчивости системы управления — определение ее частотной характеристики — i.е., его реакция на непрерывно изменяющийся входной сигнал на различных частотах. Затем выходной сигнал системы управления сравнивается с входным сигналом по амплитуде и фазе — , то есть степень несогласованности входных и выходных сигналов. Частотная характеристика может быть определена экспериментально, особенно в электрических системах, или рассчитана математически, если постоянные системы известны. Математические вычисления особенно полезны для систем, которые могут быть описаны обыкновенными линейными дифференциальными уравнениями.Графические ярлыки также очень помогают в изучении реакции системы.

Несколько других методов используются при разработке современных систем управления. Адаптивное управление — это способность системы изменять свои собственные операции для достижения наилучшего режима работы. Общее определение адаптивного управления подразумевает, что адаптивная система должна быть способна выполнять следующие функции: предоставление непрерывной информации о текущем состоянии системы или идентификация процесса; сравнение текущей производительности системы с желаемой или оптимальной производительностью и принятие решения об изменении системы для достижения определенной оптимальной производительности; и инициирование надлежащей модификации для приведения системы управления в оптимальное состояние.Эти три принципа — идентификация, решение и модификация — присущи любой адаптивной системе.

Управление с динамической оптимизацией требует, чтобы система управления работала таким образом, чтобы выполнялся определенный критерий производительности. Этот критерий обычно формулируется таким образом, что управляемая система должна переместиться из исходного положения в новое за минимально возможное время или с минимальными общими затратами.

Управление обучением подразумевает, что система управления обладает достаточными вычислительными возможностями, чтобы она могла создавать представления математической модели управляемой системы и изменять свои собственные операции, чтобы воспользоваться преимуществами этих недавно разработанных знаний.Таким образом, обучающаяся система управления является дальнейшим развитием адаптивного контроллера.

Управление с несколькими переменными без взаимодействия включает большие системы, в которых размер внутренних переменных зависит от значений других связанных переменных процесса. Таким образом, одноконтурных методов классической теории управления будет недостаточно. Для разработки соответствующих систем управления такими процессами необходимо использовать более сложные методы.

Основы системы управления

| Ledin Engineering, Inc.

Выдержка из встроенных систем управления на C / C ++

Система управления (также называемая контроллером) управляет работой системы таким образом, чтобы реакция системы приблизительно соответствовала заданному поведению. Типичным примером системы управления является круиз-контроль в автомобиле: круиз-контроль управляет настройкой дроссельной заслонки таким образом, чтобы скорость автомобиля соответствовала заданной скорости, предоставленной водителем.

В прошлом механические или электрические компоненты оборудования выполняли большинство функций управления в технологических системах.Когда аппаратных решений было недостаточно, требовалось постоянное участие человека в контуре управления.

В современных конструкциях систем встроенные процессоры взяли на себя многие функции управления. Хорошо спроектированный встроенный контроллер может обеспечить отличную производительность системы в самых разных условиях эксплуатации. Чтобы обеспечить неизменно высокий уровень производительности и надежности, встроенная система управления должна быть тщательно спроектирована и тщательно протестирована.

В этой книге поэтапно представлен ряд методов проектирования систем управления и определены ситуации, в которых применение каждого из них целесообразно.Он также охватывает процесс реализации проекта системы управления на C или C ++ во встроенной системе с ограниченными ресурсами. Также описаны некоторые полезные подходы для тщательного тестирования проектов систем управления.

Нет никаких предположений о предыдущем опыте разработки систем управления. Использование математики будет сведено к минимуму, а объяснения математически сложных вопросов появятся в разделах, заключенных в рамку. Рекомендуется изучить эти разделы, но это не требуется для понимания оставшейся части книги.Основное внимание уделяется представлению процедур проектирования и тестирования систем управления в формате, позволяющем сразу же их использовать.

В этой главе вводятся фундаментальные концепции проектирования систем управления и описываются этапы проектирования и тестирования контроллера. В нем вводится терминология проектирования систем управления и показано, как интерпретировать представления систем на блок-схемах.
Многие методы проектирования систем управления основаны на математических манипуляциях с моделями систем.Самый простой способ применить эти методы — использовать хороший программный пакет для проектирования систем управления, такой как MATLAB® Control System Toolbox. MATLAB и связанные продукты, такие как Simulink® и Control System Toolbox, используются в последующих главах для разработки моделей системы и применения методов проектирования систем управления.

На протяжении всей книги слова и фразы, встречающиеся в Глоссарии, при первом появлении выделяются курсивом.

Прочитав эту главу, вы сможете:

• Опишите основные принципы работы систем управления с обратной связью.
• Признать важные характеристики предприятия (системы, подлежащей управлению), поскольку они связаны с проектированием системы управления.
• Опишите два основных шага в проектировании системы управления: выбор структуры контроллера и спецификация параметров.
• Разработать технические характеристики системы управления.
• Разберитесь в концепции стабильности системы.
• Опишите основные этапы тестирования проекта системы управления.

Цель контроллера — перевести систему из начального состояния в желаемое и, оказавшись там, поддерживать желаемое состояние.Для круиз-контроля, упомянутого ранее, начальным условием является скорость автомобиля в момент включения круиз-контроля. Желаемое состояние — это установка скорости, предоставляемая водителем. Разница между желаемым и фактическим состоянием называется сигналом ошибки. Также возможно, что желаемое состояние со временем изменится. Когда это происходит, контроллер должен настроить состояние системы, чтобы отслеживать изменения в желаемом состоянии.

Система управления, которая пытается поддерживать выходной сигнал на постоянном уровне в течение длительных периодов времени, называется регулятором.В регуляторе желаемое выходное значение называется уставкой. Система управления, которая пытается отслеживать часто изменяющийся (возможно, непрерывно) входной сигнал, называется сервомеханизмом.

Некоторые примеры помогут прояснить элементы системы управления в знакомых системах. Системы управления обычно имеют датчик, который измеряет выходной сигнал, которым необходимо управлять, и исполнительный механизм, который изменяет состояние системы таким образом, чтобы влиять на выходной сигнал. Как показано в Таблице 1.1, многие системы управления реализованы с использованием простого измерительного оборудования, которое включает и выключает исполнительный механизм, такой как клапан.

Таблица 1.1 Некоторые общие системы управления

Системы, показанные в таблице 1.1, являются одними из самых простых приложений систем управления. Более совершенные системы управления появляются в автомобильной, аэрокосмической, химической промышленности и во многих других областях. Эта книга посвящена разработке и внедрению систем управления в сложных приложениях.

Сравнение управления разомкнутым контуром и управлением с обратной связью

Во многих конструкциях систем управления можно использовать либо управление разомкнутым контуром, либо управление с обратной связью.Системы управления с обратной связью измеряют контролируемый системный параметр и используют эту информацию для определения управляющего сигнала исполнительного механизма. Системы с открытым контуром не используют обратную связь. Все системы, описанные в таблице 1.1, используют управление с обратной связью. Пример ниже демонстрирует, почему управление с обратной связью является почти универсальным выбором для приложений систем управления.

Рассмотрим систему отопления дома, состоящую из печи и контроллера, который включает и выключает печь, чтобы поддерживать желаемую температуру в помещении.Давайте посмотрим, как этот тип контроллера может быть реализован с использованием управления разомкнутым контуром и управления с обратной связью.

Управление разомкнутым контуром: Для данной комбинации температуры наружного воздуха и желаемой температуры в помещении можно экспериментально определить отношение времени включения печи к времени выключения, которое поддерживает требуемую температуру в помещении. Предположим, что повторный цикл, состоящий из 5 минут включения печи и 10 минут выключения печи, обеспечивает желаемую внутреннюю температуру для определенной наружной температуры.Контроллер разомкнутого цикла, реализующий этот алгоритм, будет давать желаемые результаты только до тех пор, пока система и среда остаются неизменными. Если температура наружного воздуха изменится или поток воздуха в печи изменится из-за замены воздушного фильтра, желаемая температура в помещении больше не будет поддерживаться. Это явно неудовлетворительный дизайн.

Управление с обратной связью: Контроллер с обратной связью для этой системы измеряет температуру в помещении и включает печь, когда температура падает ниже порога включения.Контроллер отключает печь, когда температура достигает более высокого порога отключения. Пороговые температуры устанавливаются немного выше и ниже желаемой температуры, чтобы печь не включалась и выключалась быстро. Этот контроллер автоматически адаптируется к изменениям наружной температуры и к изменениям параметров системы, таких как воздушный поток.

Эта книга посвящена системам управления, использующим обратную связь. Это связано с тем, что контроллеры с обратной связью, как правило, обеспечивают более высокую производительность системы по сравнению с контроллерами разомкнутого контура.

Хотя можно разработать очень простые системы управления с обратной связью методом проб и ошибок, для более сложных приложений единственный возможный подход — это применение методов проектирования, которые были проверены временем. В этой книге рассматривается ряд методов проектирования систем управления и показано, как их применять напрямую. Акцент делается на понимании входных данных и результатов каждого метода, не требуя глубокого понимания математической основы метода.

По мере расширения приложений встроенных вычислений все большее количество функций контроллера перемещается в программную реализацию.Для работы в качестве контроллера обратной связи встроенный процессор использует один или несколько датчиков для измерения состояния системы и управляет одним или несколькими исполнительными механизмами, которые изменяют состояние системы. Измерения датчика являются входными данными для алгоритма управления, который вычисляет команды исполнительного механизма. Процесс проектирования системы управления включает в себя разработку алгоритма управления и его реализацию в программном обеспечении, а также связанные с этим вопросы, такие как выбор датчиков, исполнительных механизмов и частоты дискретизации.

Методы проектирования, описанные в этой книге, могут быть использованы для разработки контроллеров механического и электрического оборудования, а также программных реализаций контроллеров.Этот подход позволяет отложить решение о том, реализовывать ли алгоритм управления в аппаратном или программном обеспечении, до тех пор, пока не будет завершена его первоначальная разработка.

В контексте систем управления завод — это управляемая система. С точки зрения контроллера, объект имеет один или несколько выходов и один или несколько входов. Датчики измеряют производительность установки, а исполнительные механизмы управляют вводом. Поведение самого растения может варьироваться от тривиально простого до чрезвычайно сложного.В начале проекта разработки системы управления полезно определить ряд характеристик установки, имеющих отношение к процессу проектирования.

Линейные и нелинейные системы

Линейная модель объекта требуется для некоторых методов проектирования систем управления, описанных в следующих главах. Проще говоря, линейная система производит выход, пропорциональный ее входу. Небольшие изменения входного сигнала приводят к небольшим изменениям выходного. Большие изменения на входе вызывают большие изменения на выходе.По-настоящему линейная система должна пропорционально реагировать на любой входной сигнал, независимо от его величины. Обратите внимание, что эта пропорциональность также может быть отрицательной: положительный входной сигнал может давать пропорциональный отрицательный выход.

Определение линейной системы

Рассмотрим объект с одним входом и одним выходом. Предположим, вы запускаете систему в течение некоторого времени при записи входных и выходных сигналов. Вызовите входной сигнал u ₁ (t) и выходной сигнал y ₁ (t) .Проведите этот эксперимент еще раз с другим входным сигналом. Назовите входной и выходной сигналы из этого прогона u ₂ (t) и y ₂ (t) соответственно. Теперь выполните третий запуск эксперимента с входным сигналом u ₃ (t) = u ₁ (t) + u ₂ (t) .

Объект является линейным, если выходной сигнал y ₃ (t) = y ₁ (t) + y ₂ (t) для любых произвольно выбранных входных сигналов u ₁ (t) и у ₂ (т) .

Реальные системы никогда не бывают строго линейными. Всегда существуют различные факторы, которые вносят нелинейность в реакцию системы. Например, некоторые нелинейности автомобильного круиз-контроля, о которых говорилось ранее, следующие:

• Сила сопротивления воздуха транспортному средству пропорциональна квадрату его скорости в воздухе.
• Трение (нелинейный эффект) существует внутри трансмиссии, а также между шинами и дорогой.
• Скорость автомобиля ограничена диапазоном от минимального до максимального значений.

Однако линейная идеализация чрезвычайно полезна в качестве инструмента для системного анализа и проектирования систем управления. Некоторые методы проектирования, описанные в следующих главах, требуют линейной модели объекта. Сразу возникает вопрос: если у вас нет линейной модели вашего завода, как ее получить?

Подход, который обычно преподается на инженерных курсах, заключается в разработке набора математических уравнений, основанных на законах физики, применительно к работе установки.Эти уравнения часто являются нелинейными, и в этом случае необходимо выполнить дополнительные шаги для их линеаризации. Эта процедура требует глубоких знаний о поведении растений, а также сильной математической подготовки.

В этой книге мы не предполагаем такой фон. Наше внимание сосредоточено на более простых методах получения линейной модели объекта. Например, если вам нужна линейная модель завода, но вы не хотите ее разрабатывать, вы всегда можете позволить кому-то другому сделать это за вас. Линейные модели предприятия иногда можно получить из технических паспортов системы или по запросу экспертов, знакомых с математикой конкретного типа установки.Другой подход заключается в поиске в литературе линейных моделей растений, подобных интересующей.

Идентификация системы является альтернативой, если ни один из вышеперечисленных подходов не подходит. Идентификация системы — это метод для выполнения полуавтоматической разработки линейной модели предприятия. В этом подходе используются записанные входные сигналы предприятия и данные выходных сигналов для разработки линейной модели системы, которая наилучшим образом соответствует входным и выходным данным. Идентификация системы обсуждается далее в главе 3.

Моделирование — это еще один метод разработки линейной модели объекта. Вы можете разработать нелинейное моделирование вашего предприятия с помощью такого инструмента, как Simulink, и вывести линейную модель объекта на основе моделирования. Мы применим этот подход в некоторых примерах, представленных в следующих главах.

Возможно, вы просто не хотите тратить усилия на разработку линейной модели завода. При отсутствии модели объекта необходимо использовать итеративную процедуру для определения подходящей структуры контроллера и значений параметров.В главе 2 обсуждаются процедуры применения и настройки ПИД-регуляторов. Настройка ПИД-регулятора осуществляется по результатам экспериментов, проведенных на системе «установка плюс регулятор».

Время задержки

Иногда линейная модель точно представляет поведение объекта, но существует временная задержка между входом исполнительного механизма и началом реакции объекта на вход. Это не относится к медлительности реакции растения. Задержка по времени существует только тогда, когда в течение некоторого интервала времени после изменения входного сигнала установки нет абсолютно никакой реакции.

Например, временная задержка возникает при регулировании температуры душа. Изменение положения клапана горячей или холодной воды не дает немедленных результатов. Имеется задержка, пока вода с заданной температурой течет вверх к душевой лейке, а затем вниз на душевую насадку. Только в этом случае существует обратная связь, указывающая на необходимость дальнейшей регулировки температуры.

Многие промышленные процессы имеют временные задержки. Методы проектирования систем управления, основанные на линейных моделях объекта, не могут напрямую работать с временными задержками, но можно расширить линейную модель объекта для моделирования эффектов временной задержки.Результирующая модель также является линейной и отражает приблизительные эффекты временной задержки. Методы проектирования линейных систем управления применимы к расширенной модели объекта. Временные задержки будут рассмотрены далее в главе 3.

Системы с непрерывным и дискретным временем

Система непрерывного времени имеет выходы со значениями, определенными во все моменты времени. Выходы системы с дискретным временем обновляются или используются только в дискретные моменты времени. Растения реального мира обычно лучше всего представлены как системы непрерывного времени.Другими словами, эти системы имеют измеряемые параметры, такие как скорость, температура, вес и т. Д., Определенные во все моменты времени.

Системы с дискретным временем, представляющие интерес в этой книге, — это встроенные процессоры и связанные с ними устройства ввода / вывода (I / O). Встроенная вычислительная система измеряет свои входные данные и производит выходные данные в дискретные моменты времени. Встроенное программное обеспечение обычно работает с фиксированной частотой дискретизации, что приводит к обновлению устройств ввода и вывода через равные промежутки времени.

Ввод-вывод между системами с дискретным временем и системами с непрерывным временем

Класс устройств ввода / вывода обеспечивает взаимодействие встроенных контроллеров дискретного времени с объектами непрерывного действия путем выполнения прямого преобразования между аналоговыми напряжениями и значениями цифровых данных, используемых в процессоре. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) выполняет ввод от аналогового датчика объекта во встроенный компьютер с дискретным временем. После получения команды преобразования АЦП производит выборку своего аналогового входного напряжения и преобразует его в квантованное цифровое значение.Поведение аналогового входного сигнала между выборками неизвестно встроенному процессору.

Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) преобразует квантованное цифровое значение в аналоговое напряжение, которое приводит в действие аналоговый исполнительный механизм установки. Выходной сигнал DAC остается постоянным до тех пор, пока он не будет обновлен на следующей итерации алгоритма управления.

Существует два основных подхода к разработке алгоритмов управления, которые работают как системы с дискретным временем. Первый — выполнить проектирование полностью в дискретной временной области.Для методов проектирования, требующих линейной модели объекта, этот метод требует преобразования модели объекта с непрерывным временем в эквивалент с дискретным временем. Один из недостатков этого подхода состоит в том, что необходимо указывать частоту дискретизации контроллера дискретного времени в самом начале процесса проектирования. Если частота дискретизации изменяется, все шаги в процессе разработки алгоритма управления должны быть повторены, чтобы компенсировать это изменение.

Альтернативная процедура — выполнить проектирование системы управления в области непрерывного времени с последующим заключительным этапом преобразования алгоритма управления в представление дискретного времени.При использовании этого метода изменения частоты дискретизации требуют повторения только последнего шага. Еще одно преимущество этого подхода состоит в том, что алгоритм непрерывного управления может быть реализован непосредственно в аналоговом оборудовании, если это окажется лучшим решением для конкретной конструкции. Последним преимуществом этого подхода является то, что методы проектирования систем управления имеют тенденцию быть более интуитивными в области непрерывного времени, чем в области дискретного времени.

По этим причинам методы проектирования, описанные в этой книге, будут основаны на непрерывном временном интервале.В главе 8 будет обсуждаться преобразование алгоритма управления с непрерывным временем в реализацию во встроенном процессоре с дискретным временем с использованием языков программирования C / C ++.

Количество входов и выходов

Простейшая система управления с обратной связью имеет один вход и один выход и называется системой «один вход — один выход» (SISO). В системе SISO датчик измеряет один сигнал, а контроллер выдает один сигнал для управления исполнительным механизмом. Все процедуры проектирования в этой книге применимы к системам SISO.

Системы управления с более чем одним входом или выходом называются системами MIMO, что означает системы с несколькими входами и несколькими выходами. Из-за дополнительной сложности доступно меньше процедур проектирования систем MIMO. Только размещение полюсов и оптимальные методы проектирования управления (описанные в главах 5 и 6) непосредственно подходят для систем MIMO. В главе 7 рассматриваются вопросы, относящиеся к проектированию системы управления MIMO.

Во многих случаях системы MIMO можно разделить на несколько приблизительно эквивалентных систем SISO.Например, управление самолетом требует одновременной работы нескольких независимых поверхностей управления, включая руль направления, элероны и руль высоты. Очевидно, что это система MIMO, но сосредоточение внимания на конкретном аспекте поведения может привести к созданию системы SISO для целей проектирования системы управления. Например, предположим, что самолет летит прямо и горизонтально и должен поддерживать желаемую высоту. Система SISO для контроля высоты использует измеренную высоту в качестве входных данных и заданное положение лифта в качестве выходных данных.В этой ситуации измеряемый параметр и контролируемый параметр напрямую связаны и практически не взаимодействуют с другими аспектами управления системой.

Критическим фактором, определяющим, подходит ли система MIMO для разложения на несколько систем SISO, является степень связи между входами и выходами. Если изменения на входе конкретного объекта приводят к значительным изменениям только одного из его выходов, вероятно, разумно представить поведение этой пары входных-выходных сигналов как систему SISO.Когда использование этого метода уместно, все подходы к проектированию системы управления SISO становятся доступными для использования с системой.

Однако, когда существует слишком большая связь между входом объекта и множеством выходов, нет альтернативы, кроме как выполнить проектирование системы управления с использованием метода MIMO. Даже в системах со слабой перекрестной связью использование процедуры проектирования MIMO обычно дает лучший дизайн по сравнению с множеством разработанных проектов SISO, предполагающих отсутствие перекрестной связи между парами входных и выходных сигналов.

Два основных шага в разработке контроллера:

1. Укажите структуру контроллера.
2. Определите значение проектных параметров в этой конструкции.

Структура контроллера определяет входы, выходы и математическую форму алгоритма управления. Каждая структура контроллера содержит один или несколько регулируемых проектных параметров. Учитывая структуру контроллера, разработчик системы управления должен выбрать значение для каждого параметра, чтобы вся система (состоящая из установки и контроллера) удовлетворяла требованиям к производительности.

Например, в методе корневого годографа, описанном в главе 4, структура контроллера может генерировать сигнал исполнительного механизма, вычисленный как константа (называемая усилением), умноженная на сигнал ошибки. Регулируемым параметром в этом случае является значение усиления.

Как и инженерное проектирование в других областях, проектирование систем управления обычно является итеративным процессом. Во время начальной итерации дизайна контроллера лучше всего начать с простейшей структуры контроллера, которая могла бы обеспечить адекватную производительность.Затем, используя один или несколько методов проектирования, описанных в следующих главах, разработчик пытается определить значения параметров контроллера, которые приводят к приемлемой производительности системы.

Может оказаться, что никакая комбинация значений параметров для данной структуры контроллера не приводит к удовлетворительной работе. Когда это происходит, структуру контроллера необходимо каким-то образом изменить, чтобы обеспечить достижение целей производительности. Затем проектировщик определяет значения регулируемых параметров новой конструкции.Цикл модификации структуры контроллера и выбора проектных параметров повторяется до тех пор, пока не будет получен окончательный проект с приемлемыми характеристиками системы.

Следующие главы содержат несколько примеров, демонстрирующих применение этой двухэтапной процедуры с использованием различных методов проектирования систем управления. Примеры взяты из инженерных областей, где регулярно применяются системы управления. Изучение шагов в каждом примере поможет вам понять, как выбрать подходящую структуру контроллера.Для некоторых методов проектирования определение значений проектных параметров представляет собой автоматизированный процесс с использованием программного обеспечения для проектирования систем управления. Для других методов проектирования необходимо выполнить соответствующие шаги, чтобы выбрать значения для параметров проекта.

После каждой итерации двухэтапной процедуры проектирования необходимо оценить получившийся контроллер, чтобы убедиться, что он соответствует требованиям к производительности. В главе 9 рассматриваются методы тестирования проектов систем управления, включая тестирование с помощью моделирования и тесты контроллера, работающего в сочетании с реальной установкой.

Блок-схема установки и контроллера — это графическое средство для представления структуры конструкции контроллера и его взаимодействия с установкой. На рисунке 1.1 представлена ​​блок-схема элементарной системы управления с обратной связью. Каждый блок на рисунке представляет собой компонент системы. Сплошные линии со стрелками указывают поток сигналов между компонентами.

Рисунок 1.1 Структурная схема системы управления с обратной связью

На блок-схемах систем SISO сплошная линия представляет один скалярный сигнал.В системах MIMO одна линия может представлять несколько сигналов. Круг на рисунке представляет собой суммирующее соединение, которое объединяет свои входные данные путем сложения или вычитания в зависимости от знаков + и — рядом с каждым входом.

Пунктирная рамка на рис. 1.1 — это компоненты системы управления. Входы контроллера — это опорный вход (также называемый уставкой) и выходной сигнал установки (измеренный датчиком), который используется в качестве обратной связи. Выход контроллера — это сигнал исполнительного механизма, который приводит в действие установку.

Блок на диаграмме может представлять что-то столь же простое, как постоянное значение, умножающее вход блока, или столь же сложное, как нелинейная система без известного математического представления. Методы проектирования в главе 2 не требуют модели блока завода на рис. 1.1, но методы, описанные в последующих главах, потребуют линейной модели завода.

Блок-схема линейной системы Алгебра

Можно манипулировать блок-схемами, содержащими только линейные компоненты, для получения компактных математических выражений, представляющих поведение системы.Цель этой манипуляции — определить выход системы как функцию ее входа. Выражение, полученное в результате этого упражнения, полезно в различных процедурах анализа и проектирования систем управления.

Каждый блок на схеме должен представлять линейную систему, выраженную в форме передаточной функции. Передаточные функции представлены в главе 3. Знание деталей передаточных функций не требуется для выполнения алгебры блок-схем.

На рис. 1.2 представлена ​​блок-схема простой системы управления с линейной обратной связью.Символы нижнего регистра обозначают сигналы в этой системе.

• r — эталонный вход, также называемый уставкой.
• e — сигнал ошибки, вычисляемый путем вычитания измерения датчика из опорного входа.
• y — это выходной сигнал системы, который измеряется и используется в качестве сигнала обратной связи.

Блоки на схеме представляют линейные компоненты системы. Каждый блок может представлять динамическое поведение любой степени сложности, если выполняется требование линейности.

• G _c — алгоритм линейного регулятора.
• G _p — это линейная модель объекта (включая динамику привода).
• H — это линейная модель датчика, которую можно смоделировать как константу, например 1, если динамикой датчика можно пренебречь.

Рисунок 1.2 Система управления с линейной обратной связью.

Основное правило алгебры блок-схем гласит, что выход блока равен входу блока, умноженному на передаточную функцию блока.Применение этого правила дважды приводит к формуле. 1.1. Проще говоря, уравнение. 1.1 говорит, что выходной сигнал системы y — это сигнал ошибки e , умноженный на передаточную функцию контроллера G _c , а затем снова умноженный на передаточную функцию объекта G _p .

(1,1)

Алгебра блок-схем подчиняется обычным правилам алгебры. Умножение и сложение коммутативны, поэтому скобки в формуле. 1.1 не нужны.Это также означает, что положения блоков G _c и G _p на рис. 1.2 можно менять местами без изменения внешнего поведения системы.

Сигнал ошибки e является выходом суммирующего соединения, вычитающего измерение датчика из опорного входа r . Измерение датчика — это выходной сигнал системы y , умноженный на передаточную функцию датчика H . Это соотношение появляется в формуле.1.2.

(1,2)

Подставляя уравнение. 1.2 в уравнение. 1.1 и перестановка алгебраически приводит к формуле. 1.3.

(1,3)

Уравнение 1.3 — это передаточная функция, дающая отношение выходного сигнала системы к ее опорному входу. Эта форма модели системы подходит для использования в многочисленных задачах анализа и проектирования систем управления.

Используя соотношение уравнения. 1.3, вся система на рис. 1.2 может быть заменена эквивалентной системой, показанной на рис.1.3. Помните, что эти манипуляции допустимы только тогда, когда все компоненты блок-схемы являются линейными.

Рис. 1.3 Система, эквивалентная системе, показанной на Рис. 1.2.

Одним из первых шагов в процессе разработки системы управления является определение подходящего набора технических характеристик системы. Технические характеристики определяют процесс проектирования и позволяют определить, является ли конструкция контроллера удовлетворительной. Технические характеристики контроллера могут быть указаны как во временной, так и в частотной области.

Спецификации во временной области обычно относятся к производительности в ответ на скачкообразное изменение входного опорного сигнала. Примером такого пошагового входа является мгновенное изменение входного задания с 0 на 1. Спецификации временной области включают, помимо прочего, следующие параметры [1]:

• Время нарастания с 10% до 90% от заданного значения, т _r .
• Время до максимальной магнитуды, т _р .
• Пиковая звездная величина, M _p .Это часто выражается как процент пика, на который выходной сигнал превышает команду пошагового входа.
• Время установления с точностью до некоторой доли (например, 1%) значения команды пошагового ввода, t _с .

Примеры этих параметров показаны на рис. 1.4. На этом рисунке показан отклик гипотетического объекта плюс контроллер на команду ступенчатого ввода с амплитудой, равной единице. Положение нуля оси времени — это момент применения пошагового входа.

Рисунок 1.4 Рабочие параметры системы управления временной областью.

Переходная характеристика на рис. 1.4 представляет систему с изрядным количеством выбросов (в терминах M _p ) и колебаниями перед схождением к опорному входу. Иногда ступенчатая характеристика вообще не имеет перерегулирования. Если перерегулирования не происходит, параметр t _p становится бессмысленным и M _p равен нулю.

Ошибка отслеживания — это ошибка на выходе, которая остается после того, как функция ввода была применена в течение длительного времени и все переходные процессы прекратились.Обычно характеристики ошибки отслеживания установившегося контроллера задаются в ответ на различные управляемые входные функции, такие как шаги, линейные изменения и параболы.

Вот несколько примеров спецификаций ошибки отслеживания в ответ на различные входные функции:

• Ошибка отслеживания нуля в ответ на пошаговый ввод.
• Величина ошибки отслеживания менее X в ответ на ввод линейного изменения, где X — некоторое ненулевое значение.

В дополнение к спецификациям временной области, обсужденным выше, технические характеристики могут быть указаны в частотной области.Опорный вход контроллера обычно представляет собой низкочастотный сигнал, в то время как шум в измерениях датчика, используемых контроллером, часто содержит высокочастотные компоненты. Обычно желательно, чтобы система управления подавляла высокочастотные составляющие, связанные с шумом датчика, одновременно реагируя на изменения входного опорного сигнала. Технические характеристики, учитывающие эти требования к низкой и высокой частоте, будут выглядеть примерно так:

• Для синусоидальных опорных входных сигналов с частотами ниже точки отсечки амплитуда отклика замкнутого контура (установка плюс контроллер) должна быть в пределах X % от заданной амплитуды.
• Для синусоидальных опорных входных сигналов с частотами выше верхней точки отсечки амплитуда отклика замкнутого контура должна быть уменьшена как минимум на Y %.

Другими словами, приведенные выше требования к характеристикам в частотной области говорят о том, что реакция системы на ожидаемые изменения в опорном входе должна быть приемлемой с одновременным ослаблением влияния шума при измерении датчика. С этой точки зрения замкнутая система демонстрирует характеристики фильтра нижних частот.

Технические характеристики

в частотной области будут рассмотрены более подробно в главе 4.

Стабильность — критический вопрос на протяжении всего процесса проектирования системы управления. Стабильный контроллер обеспечивает соответствующую реакцию на изменения входного опорного сигнала. Если система перестает правильно реагировать на изменения входного эталонного сигнала и вместо этого делает что-то еще, она становится нестабильной.

На рис. 1.5 показан пример нестабильного поведения системы. Первоначальная реакция на пошаговый ввод значительно превышает заданное значение.Реакцией на это превышение будет еще большее превышение в другом направлении. Эта картина продолжается с увеличением амплитуды выходного сигнала с течением времени. В реальной системе такие нестабильные колебания нарастают по амплитуде до тех пор, пока некоторая нелинейность, такая как насыщение исполнительного механизма (или поломка системы!), Не ограничивает отклик.

Рис. 1.5 Система с нестабильным колебательным откликом.

Нестабильность системы представляет собой риск при использовании управления с обратной связью. Предотвращение нестабильности — важная часть процесса проектирования системы управления.

В дополнение к достижению минимальной степени устойчивости система управления должна обладать степенью устойчивости. Надежный контроллер может выдерживать ограниченные изменения параметров предприятия и его рабочей среды, продолжая обеспечивать удовлетворительную стабильную работу. Например, автомобильный круиз-контроль должен поддерживать желаемую скорость автомобиля, регулируя положение дроссельной заслонки в ответ на изменение уклона дороги (изменение окружающей среды). Круиз-контроль также должен работать должным образом независимо от того, тянет ли автомобиль с прицепом (изменение в параметрах системы.)

Определение допустимых диапазонов изменений параметров системы и окружающей среды является частью спецификации контроллера и процесса проектирования. Чтобы продемонстрировать надежность, разработчик должен оценить стабильность контроллера при наихудших комбинациях ожидаемых изменений параметров установки и окружающей среды. Для каждой комбинации значений параметров надежный контроллер должен удовлетворять всем своим требованиям к производительности.
При работе с линейными моделями объектов и контроллеров можно точно определить, образуют ли конкретный объект и контроллер стабильную систему.В главе 3 описывается, как определить устойчивость линейной системы.

Если математической модели для установки не существует, стабильность можно оценить только путем тестирования установки и контроллера в различных рабочих условиях. В главе 2 рассматриваются методы разработки устойчивых систем управления без использования модели объекта. В главе 9 описаны методы проведения тщательного тестирования системы управления.

Тестирование является неотъемлемой частью процесса проектирования системы управления. Многие методы проектирования в этой книге основаны на использовании линейной модели объекта.Создание линейной модели всегда включает приближение и упрощение истинного поведения растения. Реализация контроллера с использованием встроенного процессора привносит нелинейные эффекты, такие как квантование. В результате как объект, так и контроллер содержат нелинейные эффекты, которые не учитываются при проектировании линейной системы управления.

Идеальный способ продемонстрировать правильную работу нелинейного объекта и контроллера во всем диапазоне поведения системы — это провести тщательное тестирование на реальном объекте.Этот тип тестирования на уровне системы обычно проводится на поздних этапах процесса разработки продукта, когда становится доступным прототип оборудования. Проблемы, обнаруженные на этом этапе цикла разработки, как правило, очень дорого исправить.

По этой причине очень желательно проводить тщательное тестирование на гораздо более ранней стадии цикла разработки. Раннее тестирование позволяет обнаруживать и устранять проблемы, когда их исправить относительно легко и недорого. Однако тестирование контроллера на ранних этапах процесса разработки продукта может оказаться непростым, если не существует прототипа завода, на котором можно было бы проводить тесты.

Системное моделирование позволяет решить эту проблему [2]. Симуляция, содержащая подробные модели установки и контроллера, чрезвычайно важна для выполнения тестирования системы управления на ранней стадии. Это моделирование должно включать все соответствующие нелинейные эффекты, присутствующие в реальных реализациях объекта и контроллера. Хотя имитационная модель объекта обязательно должна быть упрощенной аппроксимацией реальной системы, она должна быть гораздо более достоверным представлением, чем линейная модель объекта, используемая в конструкции контроллера.

При использовании моделирования в процессе разработки продукта обязательно выполнить тщательную верификацию и валидацию моделирования.

• Проверка показывает, что моделирование было выполнено правильно в соответствии с проектными спецификациями.
• Проверка показывает, что моделирование точно представляет поведение моделируемой системы и ее среды для предполагаемых целей моделирования.

Этап проверки актуален для любого процесса разработки программного обеспечения и просто показывает, что программное обеспечение работает так, как задумано его разработчиками.При моделировании проверка может происходить на ранних этапах проекта разработки продукта. Возможно (и обычно) выполнять верификацию для моделирования системы, которая еще не существует. Это состоит в том, чтобы убедиться, что модели, используемые в симуляции, правильно реализованы и дают ожидаемые результаты. Верификация позволяет создавать и применять моделирование на самых ранних этапах проекта разработки продукта.

Validation — это демонстрация того, что имитация моделирует встроенную систему и реальную рабочую среду с приемлемой точностью.Стандартный подход к валидации заключается в использовании результатов эксплуатационных испытаний системы для сравнения с результатами моделирования. Это включает запуск моделирования по сценарию, который идентичен тесту, который был выполнен реальной системой в реальной среде. Результаты двух тестов сравниваются, и различия анализируются, чтобы определить, представляют ли они существенные отклонения между моделированием и реальной системой.

Недостатком этого подхода к валидации является то, что это не может произойти, пока не будет доступен полный прототип системы.Даже когда прототип не существует, можно выполнить проверку на более ранней стадии проекта на уровне компонентов и подсистем. Вы можете выполнять тесты этих элементов системы в лабораторных условиях и дублировать тесты с помощью моделирования. Сравнение результатов двух тестов дает уверенность в достоверности модели компонента или подсистемы.

Системное моделирование широко используется в мире техники управления. Если вы не знакомы с инструментами и методами моделирования, см. Ссылку [2] для введения в эту тему.

Классические методы анализа и проектирования систем управления, описанные в главе 4, изначально были разработаны и изучались в течение многих лет как методы, основанные на рисованных эскизах. Несмотря на то, что такой подход приводит к определенному уровню дизайнерской интуиции у учащихся, для развития необходимых навыков требуется много времени и практики.

Поскольку эта книга предназначена для того, чтобы дать читателю возможность быстро применить различные методы проектирования систем управления, упор будет делаться на автоматизированные подходы, а не на ручные методы.На рынке имеется несколько пакетов программного обеспечения, которые выполняют функции анализа и проектирования систем управления, а также полное моделирование нелинейных систем. Некоторые примеры приведены ниже.

• VisSim / Анализ. Этот продукт выполняет линеаризацию нелинейных моделей объекта и поддерживает проектирование и тестирование компенсаторов. Это надстройка к продукту VisSim, который представляет собой инструмент для моделирования и симуляции сложных динамических систем. Для получения дополнительной информации см. Https: // vissim.ru / products / addons / analysis.html.
• Система управления Mathematica Professional. Этот инструмент выполняет линейный анализ и проектирование систем SISO и MIMO во временной и частотной областях. Это дополнение к продукту Mathematica. Mathematica предоставляет среду для выполнения символьных и числовых математических вычислений и программирования. Для получения дополнительной информации см. Https://wolfram.com/products/applications/control/.
• MATLAB Control System Toolbox. Это набор алгоритмов, реализующих общие методы анализа, проектирования и моделирования систем управления.Он охватывает классические методы проектирования, а также современные методы в пространстве состояний. Это надстройка к продукту MATLAB, который объединяет математические вычисления, визуализацию и язык программирования, что позволяет разрабатывать и применять сложные алгоритмы к большим наборам данных. Для получения дополнительной информации см. Https://mathworks.com/products/control/.

В этой книге используется MATLAB, Control System Toolbox и другие дополнительные продукты MATLAB для демонстрации множества методов моделирования, проектирования и симуляции систем управления.Эти инструменты предоставляют эффективные, надежные в числовом отношении алгоритмы для решения различных инженерных задач систем управления. Среда MATLAB также предоставляет мощные графические возможности для отображения результатов анализа системы управления и процедур моделирования.

Программное обеспечение MATLAB недешево, но такие мощные инструменты редко бывают такими. Информация о ценах доступна в Интернете по адресу https://mathworks.com/store/index.html. Продукты MATLAB доступны в течение бесплатного 30-дневного пробного периода.Если вы студент, использующий программное обеспечение вместе с курсами в учреждении, присуждающем ученую степень, вы имеете право приобрести MATLAB Student Version и Control System Toolbox по значительно сниженной цене. Для получения дополнительной информации см. Https://mathworks.com/products/studentversion/buy_now.shtml.

Системы управления с обратной связью измеряют атрибуты управляемой системы и используют эту информацию для определения управляющего сигнала исполнительного механизма. Управление с обратной связью обеспечивает превосходную производительность по сравнению с управлением без обратной связи при изменении параметров окружающей среды или системы.

Управляемая система называется заводом. Некоторые характеристики предприятия, связанные с процессом проектирования системы управления:

• Линейность. Для некоторых методов проектирования, представленных в следующих главах, требуется линейное представление объекта. Все системы реального мира нелинейны, но часто можно разработать подходящую линейную аппроксимацию объекта.
• Непрерывное или дискретное время. Система непрерывного времени обычно является лучшим способом изобразить растение.Встроенные вычислительные системы работают в режиме дискретного времени. Устройства ввода-вывода, такие как ЦАП и АЦП, представляют собой интерфейсы между установкой непрерывного времени и контроллером дискретного времени.
• Количество входных и выходных сигналов. Завод с одним входом и одним выходом — это система SISO. Если он имеет более одного входа или выхода, это система MIMO. Системы MIMO часто могут быть аппроксимированы как набор систем SISO для целей проектирования.
• Наличие задержек. Задержки на установке добавляют сложности к проблеме разработки контроллера.

Два основных шага в проектировании системы управления:

1. Укажите структуру контроллера.
2. Определите значение проектных параметров в этой конструкции.

Процесс проектирования системы управления обычно включает итеративное применение этих двух шагов. На первом этапе выбирается структура кандидата-контроллера. На втором этапе метод проектирования используется для определения подходящих значений параметров для этой структуры. Если результирующая производительность системы неадекватна, цикл повторяется с новой, обычно более сложной структурой контроллера.

Блок-схема установки и контроллера графически представляет структуру конструкции контроллера и ее взаимодействие с установкой. Можно выполнять алгебраические операции над компонентами блок-схемы, чтобы привести диаграмму к более простой форме.

Технические характеристики

определяют процесс проектирования и позволяют определить, когда производительность контроллера является удовлетворительной. Технические характеристики контроллера могут быть указаны как во временной, так и в частотной области.

Стабильность — критический вопрос на протяжении всего процесса проектирования системы управления. Стабильный контроллер обеспечивает соответствующую реакцию системы на изменения входного опорного сигнала. Оценка устойчивости должна выполняться как часть анализа конструкции контроллера.

Тестирование является неотъемлемой частью процесса проектирования системы управления. Крайне желательно провести тщательное тестирование системы управления на ранней стадии цикла разработки, но прототипы системного оборудования могут быть недоступны в это время.В качестве альтернативы имитация, содержащая подробные модели установки и контроллера, полезна для выполнения тестирования системы управления на ранней стадии. Когда доступен прототип оборудования, необходимо провести тщательное тестирование системы управления в предполагаемом диапазоне рабочих условий.

На рынке имеется несколько пакетов программного обеспечения, которые выполняют функции анализа и проектирования систем управления, а также полное моделирование нелинейных систем. Эти инструменты могут значительно ускорить этапы проектирования и анализа системы управления.В этой книге особое внимание будет уделено применению MATLAB Control System Toolbox и других продуктов, связанных с MATLAB, для проектирования систем управления, анализа и задач системного моделирования.

Выдержка из встроенных систем управления на C / C ++

Основы систем и компонентов контуров управления

Промышленные системы управления спроектированы и предназначены для обеспечения контроля, мониторинга процессов и функций на производственных объектах. Системы контуров управления реализованы в промышленных системах управления, чтобы гарантировать достижение желаемых процессов и функций.Состоящие из множества компонентов, системы контуров управления используют программируемое программное обеспечение для управления многими переменными во всех производственных процессах, чтобы обеспечить производительность производства. Каждый компонент в системе контура управления работает совместно для управления производственным процессом.

Что такое контур управления?

Системы контуров управления контролируют и регулируют устройства, контрольно-измерительные приборы и машины, используемые в промышленных или производственных процессах. Система управляет аппаратными компонентами и функциями программного управления, необходимыми для измерения и корректировки переменных, влияющих на каждый процесс.Рассматривайте системы контуров управления как инструмент управления процессом, предназначенный для поддержания переменной процесса на желаемой уставке на каждом этапе пути. Переменные процесса — это набор программируемых параметров, которые отслеживают и управляют процессом, чтобы гарантировать, что выходные данные поддерживаются в пределах заданного предела или количества. Компоненты контура управления и приборы сначала измеряют переменную, реагируют на нее, а затем управляют переменной, чтобы поддерживать ее в установленных пределах.

Системы контуров управления

В промышленных процессах используются две общие системы контуров управления.Это система с разомкнутым контуром и система с замкнутым контуром. Системы различаются по управляющим воздействиям.

Открытые системы

В системе управления без обратной связи управляющие воздействия не зависят от желаемого выхода, что означает, что выходной сигнал не измеряется и не возвращается на вход для сравнения. Как только входная команда применяется к контроллеру, он выдает управляющий сигнал. Этот управляющий сигнал подается на вход процесса, которым необходимо управлять, и, таким образом, дает желаемый результат.По сути, без системы обратной связи системы без обратной связи работают без каких-либо сдержек и противовесов и, как ожидается, будут следовать своей входной команде независимо от конечного результата.

В разомкнутой системе управления натяжением есть три основных элемента: контроллер, устройство крутящего момента (тормоз, сцепление или привод) и датчик обратной связи. Датчик обратной связи обычно ориентирован на обеспечение обратной связи по диаметру, и процесс контролируется пропорционально диаметру сигнала (в отличие от непрерывного измерения, основанного на прямой обратной связи по полотну, как в системах с замкнутым контуром).Поскольку датчик измеряет изменения диаметра и передает этот сигнал контроллеру, контроллер пропорционально регулирует крутящий момент тормоза, сцепления или привода для поддержания натяжения.

Системы с замкнутым контуром

В системе управления с обратной связью управляющее действие контроллера полностью зависит от желаемого выхода. Он подается обратно на вход для управления действием желаемого выхода.

Системы с обратной связью измеряют, отслеживают и управляют процессом с помощью обратной связи для сравнения фактического выхода с желаемым выходом.При этом значительно сокращается количество ошибок и достигается желаемый результат или ответ.

В замкнутой системе управления натяжением есть четыре основных элемента: контроллер, устройство крутящего момента (тормоз, сцепление или привод), устройство измерения натяжения и измерительный сигнал. Контроллер получает прямую обратную связь об измерении материала от датчика веса или балансира. При изменении натяжения он вырабатывает электрический сигнал, который контроллер интерпретирует в зависимости от установленного натяжения.Затем контроллер регулирует крутящий момент устройства вывода крутящего момента для поддержания желаемой уставки.

Компоненты контура управления

Первичный датчик

В зависимости от процесса, первичные датчики являются основным компонентом процессов контура управления. Датчики подают сигналы, пропорциональные параметрам процесса, таким как диаметр, положение балансира, скорость и т. Д., И измеряют любые изменения, необходимые для контура управления. Эта информация возвращается в контроллер, чтобы обеспечить более точный контроль.

Датчики контроля натяжения полотна

Тензодатчик

Весоизмерительные ячейки

, используемые с движущимися полотнами, представляют собой устройства, которые измеряют силу, прилагаемую материалом в результате микроизгибов натяжного ролика, к которым они прикреплены, вызванного натяжением или ослаблением при движении материала по технологическому процессу. Это измерение представляет собой электрический сигнал (часто милливольт), который отправляется контроллеру для интерпретации и использования при регулировании крутящего момента для поддержания заданного натяжения.

Тензодатчики для натяжения полотна

Преобразователь

Преобразователи

— это электромеханические устройства, используемые для преобразования электрической энергии контроллера в энергию, необходимую для управления крутящим моментом. Они могут использоваться для преобразования электрической энергии в пневматический выходной сигнал, такой как преобразователь IP, или электрическую энергию в напряжение постоянного тока для управления двигателями и устройствами крутящего момента с магнитными частицами, такими как преобразователь E / V.

IP-преобразователи и преобразователи напряжения

Индикатор

Индикаторы — это устройства, обеспечивающие читаемую индикацию сигнала прибора в системах автоматизации и промышленных контрольно-измерительных приборах.

Индикаторы контроля натяжения

Регистратор

Регистраторы

— это устройства, которые регистрируют сбор данных. Они используются для записи данных измерений за определенный период времени. При интеграции в промышленные системы управления устройство измеряет историю процессов и может быть отправлено для регулирующего надзора или мониторинга.

Контроллер

Контроллеры

являются неотъемлемыми компонентами систем управления технологическими процессами. Устройство отвечает за производительность и функцию системы управления, которая работает для поддержания значения переменной процесса на заданном уровне.

Контроллеры веб-натяжения

Привод

Привод — это компонент машины, который является частью корректирующего элемента, отвечающего за перемещение и управление механизмом или системой при получении управляющего сигнала. Привод преобразует энергию сигнала в механическое движение, такое как открытие клапана.

Что такое система управления? — Определение с сайта WhatIs.com

От

Система управления — это набор механических или электронных устройств, которые регулируют другие устройства или системы посредством контуров управления.Обычно системы управления компьютеризированы.

Системы управления — центральная часть промышленности и автоматизации. Типы контуров управления, которые регулируют эти процессы, включают промышленные системы управления (ICS), такие как диспетчерский контроль и сбор данных (SCADA), и распределенные системы управления (DCS).

Системы управления используются для повышения производительности, эффективности и безопасности во многих областях, в том числе:

• Сельское хозяйство
• Химические заводы
• Целлюлозно-бумажные комбинаты
• Контроль качества
• Система управления котлом и электростанция
• Атомные электростанции
• Экологический контроль
• Водоочистные сооружения
• Очистные сооружения
• Пищевая и пищевая промышленность
• Металл и рудники
• Фармацевтическое производство
• Сахароперерабатывающие заводы

Существует два основных типа контуров управления: открытые контуры, которые работают с участием человека, и замкнутые контуры, которые полностью автономны.Некоторые петли можно переключать между закрытым и открытым режимами. В разомкнутом состоянии переключаемый контур управляется вручную, а в замкнутом — полностью автоматизирован.

Программируемые логические контроллеры (PLC), программируемые контроллеры автоматизации (PAC), удаленные оконечные устройства (RTU), серверы управления, интеллектуальные электронные устройства (IED) и датчики — это некоторые из элементов контуров управления, которые, в свою очередь, являются частью систем управления . Контуры управления, составляющие системы управления, обычно состоят из датчика, контроллера и конечного элемента управления.Датчик считывает переменную процесса или соответствующее измерение. Контроллер получает сигнал от датчика, а затем направляет его в контрольно-измерительные приборы, на удаленные оконечные устройства и на конечные элементы управления, где регулируется параметр процесса, чтобы поддерживать его постоянным на уровне, известном как уставка.

Последнее обновление: декабрь 2017 г.

Продолжить чтение о системе управления

Process Control System — обзор

4.1.2 Объединение данных технического обслуживания и управления

Системы управления технологическими процессами, такие как те, которые используются в нефтегазовой, целлюлозно-бумажной или других обрабатывающих отраслях, обычно включают в себя один или несколько централизованных или децентрализованных контроллеров процесса, коммуникативно связанных по крайней мере с одним хост или рабочая станция оператора и к одному или нескольким устройствам управления технологическим процессом и контрольно-измерительным приборам, таким как полевые устройства. Эти устройства, например, клапан, переключатели и датчики, выполняют функции в рамках процесса, такие как открытие или закрытие клапанов и измерение параметров процесса.

Контроллер процесса принимает сигналы, указывающие на измерения процесса или переменные процесса, сделанные полевыми устройствами или связанные с ними, и / или другую информацию, относящуюся к полевым устройствам. Он использует эту информацию для реализации программы управления, а затем генерирует управляющие сигналы, которые отправляются по одной или нескольким шинам на полевые устройства для управления работой процесса. Информация от полевых устройств и контроллера обычно предоставляется одному или нескольким приложениям, выполняемым рабочей станцией оператора; это позволяет оператору выполнять желаемые функции в отношении процесса, такие как просмотр текущего состояния процесса, изменение работы процесса и т. д.В то время как типичная система управления технологическим процессом имеет множество устройств управления технологическим процессом и контрольно-измерительных приборов, таких как клапаны, преобразователи, датчики и т. Д., Подключенных к одному или нескольким контроллерам технологического процесса с программным обеспечением, которое управляет этими устройствами во время работы процесса, существует множество других вспомогательных устройств. необходимы или связаны с технологическим процессом.

Эти дополнительные устройства включают оборудование для электроснабжения, оборудование для выработки и распределения электроэнергии, вращающееся оборудование и т. Д., Расположенные во многих местах на типичном предприятии.Это оборудование не обязательно создает или использует переменные процесса, и во многих случаях оно не контролируется и даже не подключается к контроллеру процесса с целью повлиять на работу процесса. Тем не менее, это важно и в конечном итоге необходимо для правильной работы процесса. Однако в прошлом диспетчеры процессов не обязательно знали об этих других устройствах или просто предполагали, что они работают должным образом. На рис. 4.2 показан вентилятор, контролируемый двумя акселерометрами таким образом, что информация, генерируемая вибрациями, может замкнуть контур и подключить устройство к системе управления (Galar et al., 2012а).

Рисунок 4.2. Мониторинг вентилятора и его интеграция в контур управления. CM , мониторинг состояния; PLC , программируемый логический контроллер; SCADA , диспетчерский контроль и сбор данных.

По материалам Galar, D., Kumar, U., Juuso, E., Lahdelma, S., 2012a. Слияние данных технического обслуживания и контроля: необходимость процесса. В: 18-я Всемирная конференция по неразрушающему контролю, 16–20 апреля 2012 г., Дурбан, Южная Африка.

Многие технологические предприятия имеют другие программные системы, которые выполняют приложения, связанные с бизнес-функциями (планирование ресурсов предприятия, ERP) или функциями обслуживания (CMMS).Фактически, многие производственные предприятия, особенно те, которые используют интеллектуальные полевые устройства, имеют приложения для мониторинга и обслуживания устройств предприятия, независимо от того, являются ли они устройствами управления технологическим процессом и контрольно-измерительными приборами или другими типами.

Интеграция информации о техническом обслуживании, управлении и мониторинге необходима для замыкания цикла процесса. Вот почему системы CMMS эволюционировали. Программное обеспечение для управления активами предприятия (EAM) сложнее, чем CMMS (Fu et al., 2002). Такие решения обычно обеспечивают связь с полевыми устройствами и хранят относящиеся к ним данные, позволяя отслеживать рабочее состояние полевых устройств.В некоторых случаях приложение EAM может использоваться для связи с устройством для изменения параметров в этом устройстве, чтобы заставить его запускать приложения на себе, такие как процедуры самокалибровки или процедуры самодиагностики, или для получения информации о его состоянии. или здоровье и т. д.

Информация может храниться и использоваться специалистом по техническому обслуживанию для контроля и обслуживания этих устройств. Другие типы приложений используются для мониторинга других типов устройств, таких как вращающееся оборудование, устройства для выработки и подачи энергии.Эти другие приложения иногда доступны для обслуживающего персонала и используются для контроля и обслуживания устройств на технологическом предприятии. Однако во многих случаях сторонние сервисные организации предоставляют услуги, связанные с мониторингом производительности процессов и оборудования. Они собирают необходимые данные, запускают типичные проприетарные приложения для анализа данных и просто предоставляют результаты и рекомендации персоналу технологического предприятия. Хотя это полезно, у персонала завода практически нет возможности просматривать необработанные данные или использовать данные анализа каким-либо иным образом.На рис. 4.3 показана блок-схема информации, полученной при передаче CM на аутсорсинг, а окончательный отчет регистрируется в системе (Galar et al., 2012a).

Рисунок 4.3. Типовой процесс аутсорсинга мониторинга состояния. CM , мониторинг состояния; CMMS , компьютеризированная система управления техническим обслуживанием.

По материалам Galar, D., Kumar, U., Juuso, E., Lahdelma, S., 2012a. Слияние данных технического обслуживания и контроля: необходимость процесса. В: 18-я Всемирная конференция по неразрушающему контролю, 16–20 апреля 2012 г., Дурбан, Южная Африка.

На типичных предприятиях функции, связанные с деятельностью по управлению процессами, техническим обслуживанием и мониторингом устройств и оборудования, а также коммерческими операциями, такими как мониторинг производительности процессов, разделены как в месте, где они выполняются, так и в персонале, который обычно их выполняет. Кроме того, люди, задействованные в этих различных функциях, обычно используют разные инструменты, например, разные приложения, запускаемые на разных компьютерах. Во многих случаях эти разные инструменты собирают или используют разные типы данных, связанных или собираемых с разных устройств в рамках процесса, и настраиваются по-разному для сбора необходимых данных.Однако для успеха политики обслуживания необходимо сотрудничество между всеми отделами предприятия и между экспертами в соответствующих областях (Yu et al., 2004).

Операторы управления процессами обычно контролируют повседневную работу процесса и несут основную ответственность за обеспечение качества и непрерывности его работы. Обычно они влияют на процесс, устанавливая и изменяя заданные значения в нем, настраивая его контуры, планируя его операции и т. Д.Персонал по техническому обслуживанию несет основную ответственность за обеспечение эффективной работы фактического оборудования в рамках технологического процесса, а также за ремонт и замену неисправного оборудования. Они используют инструменты, такие как интерфейсы обслуживания, приложение EAM, о котором говорилось выше, и многие другие диагностические инструменты, чтобы получить информацию о рабочих состояниях устройств в процессе. Специалисты по техническому обслуживанию также планируют работы по техническому обслуживанию, которые могут потребовать остановки отдельных участков установки.Для многих новых типов технологических устройств и оборудования, например интеллектуальных полевых устройств, сами устройства могут включать средства обнаружения и диагностики, которые автоматически обнаруживают проблемы с работой устройства и автоматически сообщают о них обслуживающему персоналу через стандартный интерфейс технического обслуживания.

Интерфейсы технического обслуживания и обслуживающий персонал составляют огромную сеть передачи данных (Davies and Greenough, 2000), обычно расположенную отдельно от операторов управления технологическим процессом, как показано на рис.4.4. Однако это не всегда так. На некоторых технологических установках операторы управления процессом выполняют обязанности обслуживающего персонала или наоборот, или разные люди, ответственные за эти функции, могут использовать один и тот же интерфейс (Galar et al., 2012a).

Рисунок 4.4. Типовая архитектура информационной системы обслуживания.

По материалам Galar, D., Kumar, U., Juuso, E., Lahdelma, S., 2012a. Слияние данных технического обслуживания и контроля: необходимость процесса. В: 18-я Всемирная конференция по неразрушающему контролю, 16–20 апреля 2012 г., Дурбан, Южная Африка.

Многие приложения используются для выполнения различных функций на предприятии, например, операций по управлению процессами, операций по техническому обслуживанию и бизнес-операций. Они не интегрированы и, следовательно, не передают данные или информацию. Во многих случаях такие задачи, как мониторинг оборудования, тестирование работы устройств, определение того, работает ли установка оптимальным образом и т. Д., Выполняются внешними консультантами или сервисными компаниями, которые измеряют необходимые данные, проводят анализ и предоставлять персоналу станции только результаты анализа.В этих случаях данные обычно собираются и хранятся в соответствии с собственностью и редко предоставляются персоналу завода для других целей.

Учитывая обилие средств анализа данных и других средств обнаружения и диагностики, доступных в среде управления технологическим процессом, либо на самом предприятии, либо через сторонние сервисные компании или консультантов, для обслуживания доступен большой объем информации о состоянии и производительности устройств. персонал, который также может быть полезен операторам процессов или должностным лицам.Точно так же информация, доступная оператору технологического процесса о текущем рабочем состоянии контуров управления технологическим процессом и других подпрограммах, может быть полезной для обслуживающего персонала. А информация, генерируемая или используемая в ходе выполнения бизнес-функций, может быть полезна для обслуживающей бригады или оператора управления технологическим процессом.

Однако в прошлом, поскольку эти функции были разделены, информация, сгенерированная или собранная в одной функциональной области, не использовалась вообще или использовалась не очень хорошо в других функциональных областях, что приводило к общему неоптимальному использованию активов на производственных предприятиях. (Галар и др., 2012а).

Системы управления с обратной связью — обзор

Эти примеры иллюстрируют некоторые возможные цели проектирования. Часто цели дизайна вступают в противоречие, и необходимо найти компромисс. Рациональное проектирование контроллера состоит из нескольких этапов:

Системы управления | Биология для майоров II

Опишите нервную, эндокринную, репродуктивную и сенсорную системы

Первый набор систем организма, о которых мы узнаем, был сгруппирован как «системы управления».«Важно помнить, что это не жесткая категоризация: мы просто сгруппировали эти системы вместе, чтобы помочь вам организовать обучение. Все эти системы управления выполняют роли, которые контролируют сигналы, управляющие действиями вашего тела.

Цели обучения

• Определить структуру и функции нервной системы
• Определить структуру и функцию эндокринной системы
• Определить структуру и функцию репродуктивной системы
• Определить структуру и функцию сенсорных систем

Нервная система

Центральная нервная система включает головной мозг и спинной мозг .Головной и спинной мозг защищены костными структурами, мембранами и жидкостью. Мозг удерживается в полости черепа и состоит из головного мозга , мозжечка и ствола головного мозга . Вовлеченные нервы — черепные нервы и спинномозговые нервы.

Рисунок 1. Нервная система.

Нервная система выполняет три основные функции: сенсорный ввод, объединение данных и моторный выход. Сенсорный ввод — это когда тело собирает информацию или данные посредством нейронов, глии и синапсов.Нервная система состоит из возбудимых нервных клеток (нейронов) и синапсов, которые образуются между нейронами и соединяют их с центрами по всему телу или с другими нейронами. Эти нейроны действуют по принципу возбуждения или торможения, и хотя нервные клетки могут различаться по размеру и расположению, их связь друг с другом определяет их функцию. Эти нервы проводят импульсы от сенсорных рецепторов к головному и спинному мозгу. Затем данные обрабатываются путем интеграции данных, которая происходит только в мозгу.После того, как мозг обработал информацию, от головного и спинного мозга к мышцам и железам передаются импульсы, что называется двигательной мощностью. Клетки глии находятся в тканях и не возбудимы, но помогают в миелинизации, ионной регуляции и внеклеточной жидкости.

Нервная система состоит из двух основных частей или подразделений: центральной нервной системы (ЦНС) и периферической нервной системы (ПНС). ЦНС включает головной и спинной мозг. Мозг — это «центр управления телом».«В ЦНС расположены различные центры, которые осуществляют сенсорную, моторную и интеграцию данных. Эти центры можно разделить на нижние центры (включая спинной мозг и ствол мозга) и высшие центры, сообщающиеся с мозгом через эффекторы.

ПНС — это обширная сеть спинномозговых и черепных нервов, связанных с головным и спинным мозгом. Он содержит сенсорные рецепторы, которые помогают обрабатывать изменения во внутренней и внешней среде. Эта информация отправляется в ЦНС через афферентные сенсорные нервы.Затем ПНС подразделяется на вегетативную нервную систему и соматическую нервную систему. Вегетативное имеет непроизвольный контроль над внутренними органами, кровеносными сосудами, гладкими и сердечными мышцами. Соматика произвольно контролирует кожу, кости, суставы и скелетные мышцы. Эти две системы функционируют вместе, посредством нервов от ПНС, входящих и становящихся частью ЦНС, и наоборот.

Общие функции ЦНС

Центральная нервная система (ЦНС) представляет собой самую большую часть нервной системы, включая головной и спинной мозг.Вместе с периферической нервной системой (ПНС) он играет фундаментальную роль в управлении поведением.

При повреждении центральной нервной системы или защемлении периферических нервов возможны различные воздействия. Это может увеличить или уменьшить функциональность ваших внутренних органов, это может даже повлиять на вашу мимику, то есть заставить вас много хмуриться, ваша улыбка может стать кривой, ваши легкие могут переутомиться или работать недостаточно, емкость легких может увеличиваться или уменьшаться, ваш мочевой пузырь может наполняется, но вы не можете мочиться, ваш кишечник опорожняется, и вы не можете полностью очистить его при каждом испражнении, мышцы рук, ног и туловища могут стать слабее и жирнее не из-за недостаточного использования, а из-за нервы, идущие от позвоночника к ним, не могут работать должным образом, вы можете страдать от головных болей, болей в ушах, боли в горле, заложенности носовых пазух.Это может повлиять даже на вашу способность к оргазму.

ЦНС задумана как система, предназначенная для обработки информации, где соответствующий выход двигателя вычисляется как реакция на сенсорный ввод. Многие исследования предполагают, что двигательная активность существует задолго до созревания сенсорных систем, и чувства влияют только на поведение, но не диктуют его. Это привело к пониманию ЦНС как автономной системы.

Нейроны

Структура

Нейроны являются узкоспециализированными для обработки и передачи сотовых сигналов.Учитывая разнообразие функций, выполняемых нейронами в различных частях нервной системы, как и ожидалось, существует большое разнообразие форм, размеров и электрохимических свойств нейронов. Например, сома нейрона может иметь размер от 4 до 100 микрометров в диаметре.

Сома (тело клетки) — центральная часть нейрона. Он содержит ядро ​​клетки, и поэтому именно здесь происходит синтез белка. Диаметр ядра колеблется от 3 до 18 микрометров.Дендриты нейрона — это клеточные продолжения с множеством ветвей, и метафорически эта общая форма и структура называется дендритным деревом. Именно здесь происходит большая часть ввода в нейрон. Однако отток информации (то есть от дендритов к другим нейронам) также может происходить — за исключением химических синапсов, в которых обратный поток импульса подавляется тем фактом, что аксоны не обладают хеморецепторами, а дендриты не могут секретировать химический нейромедиатор. Это объясняет одностороннюю проводимость нервного импульса.

Аксон представляет собой более тонкий, похожий на кабель выступ, который может увеличиваться в десятки, сотни или даже десятки тысяч раз больше диаметра сомы. Аксон передает нервные сигналы от сомы (а также несут обратно к ней некоторые типы информации). Многие нейроны имеют только один аксон, но этот аксон может — и обычно будет — подвергаться обширному ветвлению, обеспечивая связь со многими клетками-мишенями.

Часть аксона, в которой он выходит из сомы, называется бугорком аксона .Помимо анатомической структуры, холмик аксона также является частью нейрона, которая имеет наибольшую плотность потенциалзависимых натриевых каналов. Это делает его наиболее легко возбуждаемой частью нейрона и зоной инициации спайков для аксона: с неврологической точки зрения он имеет самый высокий порог гиперполяризованного потенциала действия. Хотя аксон и бугорок аксона обычно участвуют в оттоке информации, эта область также может получать входные данные от других нейронов.

Конец аксона — это специализированная структура на конце аксона, которая используется для высвобождения химических веществ-нейромедиаторов и связи с нейронами-мишенями.Хотя канонический взгляд на нейрон приписывает определенные функции его различным анатомическим компонентам, дендриты и аксоны часто действуют вопреки своей так называемой основной функции.

Аксоны и дендриты в центральной нервной системе обычно имеют толщину всего около микрометра, в то время как некоторые в периферической нервной системе намного толще. Сома обычно составляет около 10–25 микрометров в диаметре и часто ненамного больше ядра клетки, которое она содержит. Самый длинный аксон мотонейрона человека может быть более метра в длину и простираться от основания позвоночника до пальцев ног.У сенсорных нейронов есть аксоны, которые проходят от пальцев ног до спинных столбов на высоте более 1,5 метра у взрослых. У жирафов есть одиночные аксоны длиной в несколько метров, проходящие по всей длине их шеи. Многое из того, что известно о функции аксонов, получено в результате изучения гигантского аксона кальмаров, идеального экспериментального препарата из-за его относительно огромных размеров (0,5–1 миллиметр в толщину, несколько сантиметров в длину).

Функция

Сенсорные афферентные нейроны передают информацию от тканей и органов в центральную нервную систему.Эфферентные нейроны передают сигналы от центральной нервной системы эффекторным клеткам и иногда называются мотонейронами. Интернейроны соединяют нейроны в определенных областях центральной нервной системы. Афферентный и эфферентный также могут относиться к нейронам, которые, соответственно, несут информацию или отправляют информацию из области мозга.

Классификация

Возбуждающие нейроны возбуждают свои постсинаптические нейроны-мишени или клетки-мишени, заставляя их функционировать. Моторные нейроны и соматические нейроны являются возбуждающими нейронами.Возбуждающие нейроны головного мозга часто глутаматергичны. Моторные нейроны спинного мозга, которые синапсируют с мышечными клетками, используют ацетилхолин в качестве своего нейромедиатора. Тормозящие нейроны подавляют свои нейроны-мишени. Тормозящие нейроны также известны как нейроны коротких аксонов, интернейроны или микронейроны. Выход некоторых структур головного мозга (неостриатум, бледный шар, мозжечок) тормозящий. Основными тормозными нейротрансмиттерами являются ГАМК и глицин. Модуляторные нейроны вызывают более сложные эффекты, называемые нейромодуляцией.Эти нейроны используют такие нейротрансмиттеры, как дофамин, ацетилхолин, серотонин и другие. Каждый синапс может получать как возбуждающие, так и тормозящие сигналы, и результат определяется суммированием суммирования.

Видеообзор

Посмотрите это видео, чтобы еще раз познакомиться с нервной системой. Это первый из девяти видеороликов. Хотя вам могут понравиться все видео из этой серии, вам нужно посмотреть только первое видео.

Эндокринная система

Эндокринная система — это система управления железами без протоков, которые секретируют гормоны в определенных органах.Гормоны действуют как «посланники» и переносятся кровотоком к различным клеткам тела, которые интерпретируют эти сообщения и действуют на них.

Кажется неправдоподобным, что небольшое химическое вещество может попасть в кровоток и вызвать действие в отдаленном месте тела. Тем не менее, это происходит в наших телах каждый день в нашей жизни. Способность поддерживать гомеостаз и реагировать на раздражители во многом обусловлена ​​гормонами, секретируемыми в организме. Без гормонов вы не смогли бы расти, поддерживать постоянную температуру, производить потомство или выполнять основные действия и функции, необходимые для жизни.

Эндокринная система обеспечивает электрохимическое соединение гипоталамуса головного мозга со всеми органами, контролирующими метаболизм, рост, развитие и репродукцию тела.

В эндокринной системе секретируются два типа гормонов: стероидные (или липидные) и нестероидные (или белковые) гормоны.

Эндокринная система регулирует свои гормоны посредством отрицательной обратной связи, за исключением очень специфических случаев, таких как роды. Повышение активности гормона снижает выработку этого гормона.Иммунная система и другие факторы также участвуют в качестве факторов контроля, в целом поддерживая постоянный уровень гормонов.

Типы сальников

Экзокринные железы — это те железы, которые выделяют свои клеточные секреции через проток, который выходит наружу или в просвет (пустое внутреннее пространство) органа. К ним относятся определенные потовые железы, слюнные и поджелудочные железы, а также молочные железы. Они не считаются частью эндокринной системы.

Рисунок 2.Основные эндокринные железы. (Мужчина слева, женщина справа.) 1. Шишковидная железа 2. Гипофиз 3. Щитовидная железа 4. Тимус 5. Надпочечник 6. Поджелудочная железа 7. Яичник 8. Яичко

Эндокринные железы — это железы, которые не имеют протока и выделяют свои секреты непосредственно в межклеточную жидкость или в кровь. Набор эндокринных желез составляет эндокринную систему.

1. Основными эндокринными железами являются гипофиз (передняя и задняя доли), щитовидная железа, паращитовидная железа, надпочечники (кора и продолговатый мозг), поджелудочная железа и гонады.
2. Гипофиз прикреплен к гипоталамусу нижней части переднего мозга.
3. Щитовидная железа состоит из двух боковых масс, соединенных поперечной перемычкой, которые прикреплены к трахее. Они немного ниже гортани.
4. Паращитовидные железы представляют собой четыре массы ткани, две из которых расположены кзади в каждой латеральной массе щитовидной железы.
5. Один надпочечник расположен над каждой почкой. Кора — это внешний слой надпочечника.Мозговое вещество — это внутреннее ядро.
6. Поджелудочная железа расположена вдоль нижней кривизны желудка, недалеко от того места, где она встречается с первой областью тонкой кишки, двенадцатиперстной кишкой.
7. Гонады (яичники и семенники) находятся в полости малого таза.

Гормоны и типы

Гормон — это тип химического сигнала. Они являются средством связи между клетками.

Эндокринная система вырабатывает гормоны, которые играют важную роль в поддержании гомеостаза и регулировании репродукции и развития.Гормон — это химический мессенджер, производимый клеткой, который влияет на определенные изменения клеточной активности других клеток (клеток-мишеней). В отличие от экзокринных желез (которые производят такие вещества, как слюна, молоко, желудочная кислота и пищеварительные ферменты), эндокринные железы не выделяют вещества в протоки (трубки). Вместо этого эндокринные железы выделяют свои гормоны непосредственно в окружающее внеклеточное пространство. Затем гормоны диффундируют в близлежащие капилляры и переносятся с кровью по всему телу.

Эндокринная и нервная системы часто работают для достижения одной и той же цели. Оба влияют на другие клетки с помощью химических веществ (гормонов и нейромедиаторов). Однако они достигают своих целей по-разному. Нейротрансмиттеры действуют немедленно (в течение миллисекунд) на соседние мышцы, железы или другие нервные клетки, и их действие кратковременно. Напротив, гормонам требуется больше времени для достижения желаемого эффекта (от нескольких секунд до нескольких дней), они могут воздействовать на любую клетку, ближайшую или удаленную, и вызывать эффекты, которые длятся до тех пор, пока они остаются в крови, что может длиться до нескольких часов.

В таблице 1 показаны основные гормоны, их мишени и их функция в клетке-мишени.

Репродуктивная система

Говоря простым языком, воспроизводство — это процесс, посредством которого организмы создают потомков.Это чудо является общей характеристикой всех живых существ и отличает их от неживых существ. Но даже несмотря на то, что репродуктивная система важна для поддержания жизни вида, это не обязательно для сохранения жизни особи.

В воспроизводстве человека участвуют два типа половых клеток или гамет. Сперма, мужская гамета и вторичный ооцит (вместе с первым полярным телом и лучистой короной), женская гамета должны встретиться в женской репродуктивной системе, чтобы создать новую особь.Для воспроизводства важны как женская, так и мужская репродуктивная система. Часто неправильно называть женскую гаметическую клетку яйцом или яйцеклеткой, но это невозможно. Вторичный ооцит должен быть оплодотворен мужской гаметой, прежде чем он станет «яйцеклеткой» или «яйцеклеткой».

Хотя и женская, и мужская репродуктивные системы участвуют в производстве, питании и транспортировке ооцитов или сперматозоидов, они различаются по форме и структуре. У мужчин репродуктивные органы или гениталии находятся как внутри, так и снаружи таза, в то время как у женщин репродуктивные органы полностью находятся внутри таза.

Мужская репродуктивная система

Мужская репродуктивная система состоит из семенников и ряда протоков и желез. Сперма вырабатывается в семенниках и транспортируется по репродуктивным каналам. Эти протоки включают придаток яичка, семявыносящий проток, семявыбрасывающий проток и уретру. Репродуктивные железы производят выделения, которые становятся частью спермы, жидкости, которая эякулирует из уретры. Эти железы включают семенные пузырьки, предстательную железу и бульбоуретральные железы.

Рис. 3. Показаны репродуктивные структуры мужчины.

Таблица 2 описывает основные компоненты мужской репродуктивной системы.

Женская репродуктивная система

Репродукция может быть определена как процесс, посредством которого организм продолжает свой вид. Как отмечалось ранее, в репродуктивном процессе человека участвуют два вида гамет: мужская гамета (сперма) и женская гамета (яйцеклетка или яйцеклетка). Эти две гаметы встречаются в маточных трубах женщины, расположенных по одной с каждой стороны верхней полости таза, и начинают создавать новую особь.Самке нужен самец, чтобы оплодотворить ее яйцеклетку; затем она вынашивает потомство во время беременности и родов.

Рис. 4. Показаны репродуктивные структуры самки человека. (кредит А: модификация работы Gray’s Anatomy; кредит b: модификация работы CDC)

Женская репродуктивная система

• Производство яиц (яйцеклеток)
• Секреты половых гормонов
• Получает мужские сперматозоиды в течение
• Защищает и питает оплодотворенное яйцо, пока оно полностью не разовьется
• Вынашивает плод по родовым путям
• Обеспечивает питание ребенка за счет молока, выделяемого молочными железами в грудь

Основные компоненты женской репродуктивной системы показаны в таблице 3.

Сравнение мужской и женской репродуктивных систем

Сходства

Репродуктивные системы мужчин и женщин имеют некоторые основные сходства и некоторые специализированные различия.Они одинаковы в том, что большинство репродуктивных органов обоих полов развиваются из одинаковой эмбриональной ткани, что означает, что они гомологичны. Обе системы имеют гонады, производящие (сперму, яйцеклетку или яйцеклетку) и половые органы. И обе системы испытывают созревание своих репродуктивных органов, которые становятся функциональными в период полового созревания в результате секреции половых гормонов гонадными железами.

Различия

Различия между женской и мужской репродуктивной системами основаны на функциях каждой индивидуальной роли в репродуктивном цикле.Здоровый и половозрелый мужчина непрерывно производит сперму. Развитие женских «яиц» приостанавливается во время внутриутробного развития. Это означает, что она рождается с заранее определенным количеством ооцитов и не может производить новые.

Приблизительно на 5-м месяце беременности в яичниках содержится от шести до семи миллионов оогониев, которые инициируют мейоз. Оогонии продуцируют первичные ооциты, которые задерживаются в профазе I мейоза с момента рождения до полового созревания. После полового созревания во время каждого менструального цикла один или несколько ооцитов возобновляют мейоз и претерпевают свое первое мейотическое деление во время овуляции.Это приводит к образованию вторичного ооцита и одного полярного тельца. Мейотическое деление арестовывается в метафазе II. Оплодотворение запускает завершение второго деления мейоза, и в результате получается одна яйцеклетка и дополнительное полярное тельце.

Яичники новорожденной девочки содержат около миллиона ооцитов. К моменту достижения половой зрелости это число снижается до 400 000–500 000. В среднем за репродуктивную жизнь женщины происходит овуляция 500-1000 ооцитов. Когда молодая женщина достигает половой зрелости в возрасте от 10 до 13 лет, один из яичников выделяется из яичника каждые 28 дней.Это продолжается до тех пор, пока женщина не достигает менопаузы, обычно в возрасте около 50 лет. Окциты присутствуют при рождении и с возрастом женщины.

Видеообзор

Посмотрите первые три видео в этом плейлисте для обзора репродуктивной системы:

Сенсорные системы

Мы воспринимаем реальность через наши чувства. Чувства — это физиологические методы восприятия, поэтому чувство — это способность воспринимать внешние раздражители.Чувства и их действие, классификация и теория — это пересекающиеся темы, изучаемые в самых разных областях. Многие неврологи расходятся во мнении о том, сколько на самом деле существует чувств, из-за широкой интерпретации определения чувства. Наши чувства разделены на две разные группы. Наши экстероцепторы обнаруживают стимуляцию извне нашего тела: это включает запах, вкус и равновесие. Интерорецепторы получают стимуляцию изнутри нашего тела: это включает снижение артериального давления, изменения уровня глюкозы и pH.Детей обычно учат, что есть пять чувств (зрение, слух, осязание, обоняние, вкус). Тем не менее, общепринято, что у людей существует как минимум семь различных органов чувств и как минимум еще два наблюдаются у других организмов. Чувства также могут отличаться от одного человека к другому. Возьмем, к примеру, вкус: то, что может быть приятным на вкус для одного человека, будет ужасным для другого. Это связано с тем, как мозг интерпретирует получаемые стимулы.

Хеморецепция

Чувства вкуса, (вкус) и обоняния, (запах) подпадают под категорию хеморецепции .Специализированные клетки действуют как рецепторы определенных химических соединений. Когда эти соединения вступают в реакцию с рецепторами, в мозг посылается импульс, который регистрируется как определенный вкус или запах. Вкус и обоняние — это химические органы чувств, потому что рецепторы, которые они содержат, чувствительны к молекулам пищи, которую мы едим, а также к воздуху, которым мы дышим.

Вкусовая система

У человека чувство вкуса передается вкусовыми рецепторами и передается через три из двенадцати черепных нервов.Черепный нерв VII, лицевой нерв, несет вкусовые ощущения от передних двух третей языка (за исключением окружных сосочков, см. Язычный сосочек) и мягкого неба. IX черепно-глоточный нерв несет вкусовые ощущения от задней трети языка (включая окружные сосочки). Также ветвь блуждающего нерва несет некоторые вкусовые ощущения от задней части ротовой полости (т. Е. Глотки и надгортанника). Информация от этих черепных нервов обрабатывается вкусовой системой.Хотя есть небольшие различия в ощущениях, которые можно измерить с помощью очень специфических инструментов, все вкусовые рецепторы могут реагировать на все типы вкуса. Чувствительность ко всем вкусам распространяется на весь язык и на другие области рта, где есть вкусовые рецепторы (надгортанник, мягкое небо).

Папилла

Папилла — это специализированные эпителиальные клетки. Существует четыре типа сосочков: нитевидные, (нитевидные), грибовидные, (грибовидные), листовидные, (листообразные) и округлые, (окольцованные).Все сосочки, кроме нитевидных, имеют на своей поверхности вкусовые рецепторы. Некоторые действуют прямо по ионным каналам, другие — косвенно.

• Грибовидные сосочки: , как следует из названия, имеют слегка грибовидную форму, если смотреть на разрез. Они присутствуют в основном на вершине (кончике) языка.
• Нитевидные сосочки: это тонкие, длинные сосочки, которые не содержат вкусовых рецепторов, но являются наиболее многочисленными. Эти сосочки механические и не участвуют во вкусе.
• Лиственные сосочки: это гребни и бороздки по направлению к задней части языка.
• Окружные сосочки: у большинства людей всего около 3–14 таких сосочков, и они присутствуют в задней части ротовой части языка. Они расположены круглым рядом прямо перед sulcus terminalis языка.

Обонятельная система

Olfaction — это обоняние. У человека обоняние получает в носоглотке .Молекулы, переносимые по воздуху, переходят в раствор на влажной эпителиальной поверхности носового хода. Нейрон обонятельных рецепторов посылает импульс через черепной нерв I обонятельный нерв. Хотя 80–90 процентов того, что мы считаем «вкусом», на самом деле связано с запахом. Вот почему, когда у нас насморк или заложен нос, нам труднее пробовать нашу пищу.

Рецепторы

У людей есть 347 функциональных генов рецепторов запаха; другие гены имеют бессмысленные мутации. Это число было определено путем анализа генома в Human Genome Project; их количество может быть разным среди этнических групп, и действительно варьируется среди людей.Например, не все люди могут чувствовать запах андростенона, компонента мужского пота.

Каждый нейрон обонятельного рецептора в носу экспрессирует только один функциональный рецептор запаха. Нервные клетки рецептора запаха могут функционировать как система замка с ключом: если молекулы запаха могут поместиться в замок, нервная клетка отреагирует. Согласно теории формы, каждый рецептор обнаруживает особенность молекулы запаха. Теория слабой формы, известная как теория одотопов, предполагает, что разные рецепторы обнаруживают только небольшие части молекул, и эти минимальные входные данные объединяются для создания большего обонятельного восприятия (аналогично тому, как зрительное восприятие строится из более мелких, малоинформативных ощущений. , объединены и усовершенствованы для создания детального общего восприятия).Альтернативная теория, теория вибрации, предложенная Лукой Турином, утверждает, что рецепторы запаха обнаруживают частоты колебаний молекул запаха в инфракрасном диапазоне посредством электронного туннелирования. Однако поведенческие предсказания этой теории оказались недостаточными.

Обонятельный рецепторный нейрон, также называемый обонятельным сенсорным нейроном, является первичной трансдукционной клеткой в ​​обонятельной системе. У людей около 40 миллионов нейронов обонятельных рецепторов. У позвоночных нейроны обонятельных рецепторов располагаются на обонятельном эпителии носовой полости.Эти клетки представляют собой биполярные нейроны с дендритом, обращенным во внутреннее пространство носовой полости, и аксоном, который проходит по обонятельному нерву к обонятельной луковице.

Множество крошечных волосковидных ресничек выступают из дендрита обонятельной рецепторной клетки в слизь, покрывающую поверхность обонятельного эпителия. Эти реснички содержат обонятельные рецепторы, тип рецепторов, связанных с G-белком. Каждая обонятельная рецепторная клетка содержит только один тип обонятельного рецептора, но многие отдельные обонятельные рецепторные клетки содержат обонятельный рецептор того же типа.Аксоны обонятельных рецепторных клеток одного типа сходятся, образуя клубочки в обонятельной луковице.

Обонятельные рецепторы могут связываться с различными молекулами запаха. Активированный обонятельный рецептор, в свою очередь, активирует внутриклеточный G-белок GOLF, а аденилатциклаза и выработка циклического АМФ открывают ионные каналы в клеточной мембране, что приводит к притоку ионов натрия и кальция в клетку. Этот приток положительных ионов заставляет нейрон деполяризоваться, создавая потенциал действия.

Отдельные нейроны обонятельных рецепторов заменяются примерно каждые 40 дней нервными стволовыми клетками, находящимися в обонятельном эпителии. Регенерация обонятельных рецепторных клеток, как один из немногих примеров взрослого нейрогенеза в центральной нервной системе, вызвала значительный интерес к изучению путей нервного развития и дифференцировки у взрослых организмов.

В мозгу

Рис. 5. Обонятельный нерв, ведущий к мозгу.

Аксоны всех тысяч клеток, экспрессирующих один и тот же рецептор запаха, сходятся в обонятельной луковице (рис. 5).Митральные клетки обонятельной луковицы отправляют информацию об индивидуальных особенностях в другие части обонятельной системы головного мозга, которые объединяют эти особенности в представление запаха. Поскольку большинство молекул запаха имеют множество индивидуальных особенностей, их сочетание дает обонятельной системе широкий спектр запахов, которые она может обнаружить.

Информация о запахах легко сохраняется в долговременной памяти и имеет прочную связь с эмоциональной памятью. Возможно, это связано с тесными анатомическими связями обонятельной системы с лимбической системой и гиппокампом, областями мозга, которые, как давно известно, участвуют в эмоциональной и пространственной памяти соответственно.

Обоняние феромонов

Некоторые феромоны обнаруживаются обонятельной системой, хотя у многих позвоночных феромоны также обнаруживаются вомероназальным органом, расположенным в сошнике, между носом и ртом. Змеи используют его, чтобы нюхать добычу, высовывая язык и касаясь им органа. Некоторые млекопитающие делают лицо, называемое флеменом, чтобы направлять воздух в этот орган. У людей неизвестно, существуют ли феромоны.

Обоняние и вкус

Обоняние, вкусовые рецепторы и рецепторы тройничного нерва вместе вносят вклад в аромат.Следует подчеркнуть, что отличительных вкусов не более 5: соленый, кислый, сладкий, горький и умами. 10 000 различных запахов, которые люди обычно распознают как «вкусы», часто теряются или сильно уменьшаются с потерей обоняния. Это причина того, что еда не имеет вкуса, когда нос заложен, например, от простуды.

Ключевым элементом питания в нашем вкусе является обонятельная функция, 80–90 процентов того, что мы считаем вкусом, зависит от нашего обоняния. С возрастом наша обонятельная функция снижается.У пожилых людей необходимо тщательное наблюдение за аппетитом из-за изменений обонятельной функции.

Чувство зрения

Зрение требует, чтобы глаза и мозг обрабатывали любую информацию. Большинство раздражителей поступает в глаза, а затем информация отправляется в мозг посредством нервных импульсов. По крайней мере, треть информации о том, что видит глаз, обрабатывается в коре больших полушарий головного мозга.

Анатомия глаза

Человеческий глаз представляет собой продолговатый шар размером около 1 дюйма (2.5 см) в диаметре и защищен костной впадиной в черепе. Глаз состоит из трех слоев или покрытий, которые составляют внешнюю стенку глазного яблока: склера, сосудистая оболочка и сетчатка.

Склера

Внешний слой глаза — это склера, которая представляет собой прочный белый волокнистый слой, который поддерживает, защищает и поддерживает форму глаза. Передняя часть склеры прозрачна и называется роговицей. Роговица преломляет световые лучи и действует как внешнее окно глаза.

Сосудистая оболочка

Средний тонкий слой глаза — сосудистая оболочка глаза, также известная как сосудистая оболочка или сосудистая оболочка, это сосудистый слой глаза, расположенный между сетчаткой и склерой. Сосудистая оболочка обеспечивает кислород и питание внешним слоям сетчатки. Он также содержит неотражающий пигмент, который действует как световой экран и предотвращает рассеяние света. Свет попадает в переднюю часть глаза через отверстие в сосудистой оболочке, называемое зрачком. Радужная оболочка сжимается и расширяется, чтобы компенсировать изменения интенсивности света.Если свет яркий, радужная оболочка сжимается, уменьшая зрачок, а если свет тусклый, радужная оболочка расширяется, увеличивая зрачок. Сразу кзади от радужки находится хрусталик, который состоит в основном из белков, называемых кристаллинами. Хрусталик прикреплен зонулами к цилиарному телу, которое содержит цилиарные мышцы, которые контролируют форму линзы для аккомодации. Наряду с цилиарным телом и радужной оболочкой сосудистая оболочка образует увеальный тракт. Увеа — это середина из трех концентрических слоев, составляющих глаз.Название, возможно, отсылает к его почти черному цвету, морщинистому виду, размеру и форме, напоминающим виноград, если его целиком отделить от трупного глаза.

Сетчатка

Третий или самый внутренний слой глаза называется сетчаткой. У взрослых людей вся сетчатка составляет 72 процента сферы диаметром около 22 мм. Сетчатка покрывает две трети задней оболочки сосудистой оболочки, которая расположена в заднем отделе. Отделение заполнено стекловидным телом, которое представляет собой прозрачный студенистый материал.Внутри сетчатки есть клетки, называемые палочковидными клетками, и колбочковые клетки, также известные как фоторецепторы (рис. 6). Стержневые клетки очень чувствительны к свету и не видят цвета, поэтому, когда мы находимся в затемненной комнате, мы видим только оттенки серого. Колбочки чувствительны к разным длинам волн света, и именно поэтому мы можем различать разные цвета. Отсутствие колбочек, чувствительных к красному, синему или зеленому свету, вызывает у людей дефицит цветового зрения или различные виды дальтонизма.В центре сетчатки находится диск зрительного нерва, иногда называемый «слепым пятном», потому что в нем отсутствуют фоторецепторы. Здесь зрительный нерв выходит из глаза и передает нервные импульсы в мозг.

Роговица и хрусталик глаза фокусируют свет на небольшую область сетчатки, называемую fovea centralis , где клетки колбочек плотно упакованы. Ямка — это ямка, которая имеет наивысшую остроту зрения и отвечает за наше резкое центральное зрение — в ямке нет стержней.

Рис. 6. Упрощенная осевая организация сетчатки. Сетчатка — это стопка из нескольких нейронных слоев. Свет концентрируется от глаза и проходит через эти слои (слева направо), чтобы поразить фоторецепторы (правый слой). Это вызывает химическое преобразование, опосредующее распространение сигнала на биполярные и горизонтальные клетки (средний желтый слой). Затем сигнал распространяется на амакриновые и ганглиозные клетки. Эти нейроны в конечном итоге могут создавать потенциалы действия на своих аксонах.Этот пространственно-временной образец спайков определяет исходный сигнал, поступающий от глаз к мозгу.

Фоторецепторы

Фоторецептор или фоторецепторная клетка — это особый тип нейрона, обнаруженный в сетчатке глаза, который способен к фототрансдукции. Более конкретно, фоторецептор посылает сигналы другим нейронам, изменяя свой мембранный потенциал, когда он поглощает фотоны. В конце концов, эта информация будет использована визуальной системой для формирования полного представления визуального мира.Есть 2 типа фоторецепторов: стержни отвечают за скотопическое или ночное зрение, тогда как колбочки отвечают за фотопическое или дневное зрение, а также за восприятие цвета.

Движение глаз

Зрительная система в мозге слишком медленно обрабатывает эту информацию, если изображения скользят по сетчатке со скоростью более нескольких градусов в секунду, таким образом, чтобы люди могли видеть во время движения, мозг должен компенсировать движение. головы поворотом глаз.Чтобы получить четкое представление о мире, мозг должен повернуть глаза так, чтобы изображение объекта наблюдения попадало в ямку. Таким образом, движения глаз очень важны для зрительного восприятия, и любая неспособность сделать их правильно может привести к серьезным нарушениям зрения. Наличие двух глаз является дополнительным осложнением, потому что мозг должен указывать на оба глаза достаточно точно, чтобы объект наблюдения попадал в соответствующие точки двух сетчаток; в противном случае может возникнуть двоение в глазах. Движения различных частей тела контролируются поперечно-полосатыми мышцами, действующими вокруг суставов.Движения глаз не являются исключением, но они обладают особыми преимуществами, которые не присущи скелетным мышцам и суставам, и поэтому они значительно различаются.

Попробуйте этот эксперимент

Поднимите руку примерно на 30 см перед носом. Держите голову неподвижно и встряхивайте рукой из стороны в сторону, сначала медленно, а затем все быстрее и быстрее. Сначала вы сможете довольно четко видеть свои пальцы. Но по мере того, как частота тряски переходит в один герц, пальцы превращаются в размытое пятно.Теперь, не двигая рукой, покачайте головой (вверх-вниз или влево-вправо). Независимо от того, как быстро вы качаете головой, изображение ваших пальцев остается четким. Это демонстрирует, что мозг может двигать глазами, противоположными движению головы, гораздо лучше, чем он может следить за движением руки или следовать за ним. Когда ваша система преследования не успевает за движущейся рукой, изображения скользят по сетчатке глаза, и вы видите нечеткую руку.

Глубина восприятия

Восприятие глубины — это визуальная способность воспринимать мир в трех измерениях.Это общая черта многих высших животных. Восприятие глубины позволяет наблюдателю точно измерить расстояние до объекта. Восприятие глубины часто путают с бинокулярным зрением, также известным как стереопсис. Восприятие глубины полагается на бинокулярное зрение, но оно также использует многие другие монокулярные сигналы.

Чувства слуха

Ухо — это орган чувств, который собирает и улавливает звуковые волны и играет важную роль в чувстве равновесия и положения тела. Сенсорные рецепторы как для слуха, так и для равновесия — это механорецепторы, обнаруженные во внутреннем ухе; эти рецепторы представляют собой волосковые клетки со стереоцилиями (длинными микроворсинками), которые чрезвычайно чувствительны к механическим воздействиям.

Анатомия уха

Ухо есть три отдела: внешнее ухо, среднее ухо и внутреннее ухо (рис. 7).

Рисунок 7. Анатомия человеческого уха.

Наружное ухо: ушная раковина, ушной канал, поверхность барабанной перепонки

Наружное ухо — это самая внешняя часть уха. Наружное ухо включает ушную раковину (также называемую ушной раковиной ), слуховой проход и самый поверхностный слой барабанной перепонки (также называемый барабанной перепонкой ).Хотя слово «ухо» может правильно относиться к ушной раковине (покрытый плотью хрящевой придаток с обеих сторон головы), эта часть уха не является жизненно важной для слуха. Сложная конструкция внешнего уха человека помогает улавливать звук, но наиболее важным функциональным аспектом внешнего уха человека является сам слуховой проход. Кожа наружного слухового прохода накладывается на хрящ; более тонкая кожа глубокого канала лежит на кости черепа. Если слуховой проход не открыт, слух ухудшится.Ушная сера (медицинское название: cerumen ) вырабатывается железами кожи внешней части слухового прохода. Волосы есть только на более толстой коже слухового прохода, на которой образуется сера. Наружное ухо заканчивается самым поверхностным слоем барабанной перепонки. Барабанная перепонка обычно называется барабанной перепонкой.

Среднее ухо: заполненная воздухом полость за барабанной перепонкой, включает большую часть барабанной перепонки и кости уха

Среднее ухо включает большую часть барабанной перепонки (барабанную перепонку) и 3 косточки уха: молоток (или молоток), наковальню (или наковальню) и стремени (или стремени).Отверстие евстахиевой трубы также находится в среднем ухе. У молоточка есть длинный отросток (ручка), прикрепленный к подвижной части барабанной перепонки. Наковальня — это мост между молотком и стремечкой. Стремена — это самая маленькая именная кость в человеческом теле. Стремена передает колебания наковальни на овальное окно , часть внутреннего уха, с которой оно соединено. Это последняя кость в цепи, передающей вибрации от барабанной перепонки во внутреннее ухо.Расположение этих трех костей — своего рода устройство Руба Голдберга: движение барабанной перепонки вызывает движение первой кости, которая вызывает движение второй, что вызывает движение третьей. Когда эта третья кость толкается вниз, это вызывает движение жидкости внутри улитки (части внутреннего уха). Эта жидкость движется только тогда, когда подошва стремени вдавлена ​​во внутреннее ухо. Однако, в отличие от открытого слухового прохода, воздух среднего уха не находится в прямом контакте с атмосферой вне тела.Евстахиева труба соединяется от камеры среднего уха с задней частью глотки. Среднее ухо у людей очень похоже на специализированный околоносовый синус, называемый барабанной полостью, он, как и околоносовые пазухи, представляет собой полую выстланную слизистой оболочкой полость черепа, вентилируемую через нос. Сосцевидная часть височной кости, которая ощущается как бугорок в черепе за ушной раковиной, также содержит воздух, который вентилируется через среднее ухо.

Внутреннее ухо: улитка, преддверие и полукружные каналы

Рисунок 8.Поперечный разрез улитки

Внутреннее ухо включает в себя как орган слуха (улитка, рис. 8), так и орган чувств (лабиринт или вестибулярный аппарат), который настроен на воздействие как силы тяжести, так и движения. Балансовая часть внутреннего уха состоит из трех полукруглых каналов и преддверия. Внутреннее ухо заключено в самую твердую кость тела. Внутри этой твердой кости цвета слоновой кости есть полости, заполненные жидкостью. Внутри улитки находятся три полости, заполненные жидкостью: барабанный канал, вестибулярный канал и средний канал.Восьмой черепной нерв выходит из ствола мозга и входит во внутреннее ухо. Когда звук достигает барабанной перепонки, движение передается на подошву стремени, которая прикрепляется к овальному окну и давит на один из наполненных жидкостью протоков улитки. Волосковые клетки в кортиевом органе стимулируются звуками определенной частоты в зависимости от их расположения в улитке. Звуки высокого тона имеют более высокую частоту и из-за более короткой длины волны они «быстрее» «ударяют» по мембране (т.е.рядом с овальным окном). Напротив, низкочастотные звуки имеют большую длину волны и будут проходить дальше через вестибульную лестницу, прежде чем «поразить» текториальную мембрану около верхушки улитки. Жидкость внутри улитки движется по направлению к рецепторным (волосковым) клеткам кортиевого органа, которые срабатывают с постепенным откликом в зависимости от громкости звука. Затем волосковые клетки стимулируют нервные клетки в спиральном ганглии, который отправляет информацию через слуховую часть восьмого черепного нерва в мозг.Люди могут слышать звуки от 20 до 20 000 Гц. У млекопитающих, которые могут слышать звуки более низкой частоты, например китов и слонов, более длинная улитка. Люди, как правило, сначала теряют высокочастотный слух, что привело к тому, что некоторые подростки стали использовать высокочастотные мелодии звонка (выше 17000 Гц), которые могут остаться незамеченными их учителями среднего возраста.

Hair Cell

Волосковые клетки представляют собой столбчатые клетки, каждая из которых имеет пучок из 100–200 специализированных ресничек наверху, в честь которых они названы.Эти реснички являются механосенсорами слуха. Поверх самых длинных ресничек слегка покоится текториальная мембрана, которая движется вперед и назад с каждым звуковым циклом, наклоняя реснички и пропуская электрический ток в волосковую клетку. Волосковые клетки, как и фоторецепторы глаза, демонстрируют ступенчатую реакцию вместо шипов, характерных для других нейронов.

Непосредственно над волосковыми клетками кортиева органа нависает «текториальная мембрана». Когда кости среднего уха вибрируют овальное окно, эти колебания передаются жидкости внутри улитки и в конечном итоге заставляют круглое окно улитки выпирать наружу.Эти колебания отклоняют мембрану, на которой расположен Кортиев орган, заставляя три ряда внешних волосковых клеток «труться» о нависающую текториальную мембрану. Своей мышечной активностью они усиливают самые слабые колебания внутренних волосковых клеток. Более громкие звуки не усиливаются. Нарушенные внутренние волосковые клетки активируют нервные волокна улитки.

Текущая модель состоит в том, что реснички прикрепляются друг к другу с помощью «концевых звеньев», структур, которые соединяют кончики одной реснички с другой.Растягивание и сжатие концевых звеньев может открыть ионный канал и создать рецепторный потенциал в волосковой клетке. Эти градуированные потенциалы не связаны свойствами «все или ничего» потенциала действия. Волосковых клеток в улитке гораздо меньше, чем афферентных (ведущих к мозгу) нервных волокон. Нерв, который иннервирует улитку, является улитковым нервом и образует черепной нерв номер VIII с вестибулярным нервом от органа равновесия. Дендриты нейронов иннервируют волосковые клетки улитки.Самим нейротрансмиттером считается глутамат . В пресинаптическом соединении имеется отчетливое «пресинаптическое плотное тело» или лента. Это плотное тело окружено синаптическими пузырьками и, как считается, способствует быстрому высвобождению нейромедиатора. Эфферентные проекции от мозга к улитке также играют роль в восприятии звука. Эфферентные синапсы возникают на внешних волосковых клетках и на афферентных дендритах под внутренними волосковыми клетками.

Процесс слушания

Обнаружение звукового движения связано с правой задней верхней височной извилиной.Верхняя височная извилина содержит несколько важных структур головного мозга, в том числе: отмечает расположение первичной слуховой коры, кортикальной области, ответственной за ощущение звука. Секции 41 и 42 называются первичной слуховой областью головного мозга и обрабатывают основные характеристики звука, такие как высота и ритм. Область слуховых ассоциаций расположена в височной доле мозга, в области, называемой областью Вернике, или областью 22. Эта область, рядом с боковой бороздой мозга, является важной областью для обработки акустической энергии, так что она может быть распознаются как речь, музыка или шум.Он также интерпретирует слова, которые слышны в связанном образе мышления понимания. Гностическая область головного мозга (области 5, 7, 39 и 40) помогает интегрировать все поступающие чувственные паттерны, так что общая мысль может быть сформирована (коррелирована) с использованием всей поступающей сенсорной информации.

Слух под водой

Порог слуха и способность локализовать источники звука снижаются под водой. в котором скорость звука выше, чем в воздухе. Под водой слух обеспечивается костной проводимостью, и локализация звука, по-видимому, зависит от разницы в амплитуде, определяемой костной проводимостью.

Локализация звука людьми

Обычно люди могут слышать различные звуковые частоты, примерно от 20 Гц до 20 кГц. Наша способность определять, откуда исходит звук, локализация звука зависит как от слуховой способности каждого из двух ушей, так и от точного качества звука. Поскольку каждое ухо находится на противоположной стороне головы, звук сначала дойдет до ближайшего уха, и его амплитид будет самым громким в этом ухе. Способность мозга локализовать звук во многом зависит от межушных (между ушами) различий в интенсивности и межуральных временных или фазовых различий.

Известно, что используются два механизма. Кустовидные нейроны могут разрешать разницу во времени, например время, необходимое звуку, чтобы пройти от одного уха до другого (10 миллисекунд). Что касается высоких частот, то есть частот с длиной волны короче головы слушателя, больше звука достигает ближайшего уха. Человеческая эхолокация — это техника, включающая эхолокацию, используемую некоторыми слепыми людьми для навигации в своей среде.

Процесс равновесия

Чувство равновесия или чувство равновесия — одно из физиологических чувств.Он позволяет людям и животным ходить, не падая. Некоторые животные в этом лучше, чем люди, например, позволяя кошке (четвероногой, использующей внутреннее ухо и хвост) ходить по тонкому забору. Все формы равновесия можно описать как обнаружение ускорения.

Он определяется уровнем жидкости, правильно называемой эндолимфой, в лабиринте: сложном наборе трубок во внутреннем ухе.

Когда чувство равновесия нарушается, это вызывает головокружение, дезориентацию и тошноту.

Вы можете временно нарушить чувство равновесия, закрыв глаза и быстро поворачиваясь по кругу пять или шесть раз. Это заставит жидкость кружиться в ушном канале. Когда вы прекращаете вращаться, жидкости требуется несколько секунд, чтобы потерять импульс, а до тех пор ощущение вашего внутреннего уха вступает в конфликт с информацией, поступающей из вашего зрения, вызывая головокружение и дезориентацию. Большинство астронавтов обнаруживают, что их чувство равновесия нарушено на орбите, потому что не хватает силы тяжести, чтобы поддерживать баланс ушной жидкости.Это вызывает форму укачивания, называемую космической болезнью.

Сенсорный

Прикосновение — первое чувство, развиваемое в утробе матери, и последнее чувство, используемое перед смертью. Кожа, имеющая 50 сенсорных рецепторов на каждый квадратный сантиметр и около 5 миллионов сенсорных клеток, очень чувствительна и является самым большим и одним из самых сложных органов нашего тела. Эти рецепторы прикосновения сгруппированы по типу и включают механорецепторы (чувствительные к давлению, вибрации и скольжению), терморецепторы (чувствительные к изменениям температуры) и ноциорецепторы (ответственные за боль).

Тельца Пачини

Пачинианские тельца обнаруживают большие изменения давления и вибрации. Это самые большие рецепторы. Любая деформация тельца вызывает генерацию потенциалов действия, открывая чувствительные к давлению каналы ионов натрия в мембране аксона. Это позволяет ионам натрия проникать внутрь, создавая рецепторный потенциал. Тельца Пачини вызывают потенциалы действия, когда кожа быстро вдавливается, но не при постоянном давлении из-за слоев соединительной ткани, покрывающих нервные окончания.Считается, что они реагируют на быстрые изменения положения суставов.

Тельца Мейснера

Тельца Мейснера распределены по коже, но сконцентрированы в областях, особенно чувствительных к легкому прикосновению, таких как кончики пальцев, ладони, подошвы, губы, язык, лицо, соски и внешняя кожа мужских и женских гениталий. В основном они расположены непосредственно под эпидермисом в дермальных сосочках. Любая физическая деформация тельца Мейснера вызовет потенциал действия в нерве.Поскольку они быстро адаптируются или являются фазовыми, генерируемые потенциалы действия быстро уменьшаются и в конечном итоге прекращаются. Если стимул удален, тельца восстанавливает свою форму и при этом (то есть при физическом преобразовании) вызывает новый залп потенциалов действия. Это причина того, что перестают «чувствовать» одежду. Этот процесс называется сенсорной адаптацией . Из-за своего поверхностного расположения в дерме эти тельца особенно чувствительны к прикосновениям и вибрациям, но по тем же причинам их обнаружение ограничено, поскольку они могут сигнализировать только о том, что что-то касается кожи.Тельца Мейснера не обнаруживают боли; об этом сигнализируют исключительно свободные нервные окончания.

Тельца Руффини

Тельца Руффини — это терморецепторы, помогающие обнаруживать изменения температуры. Названный в честь Анджело Руффини, окончание Руффини представляет собой класс медленно адаптирующихся механорецепторов, которые, как считается, существуют только в голой дерме и подкожной клетчатке человека.