遠(yuǎn)程溫度控制系統(tǒng)資料,遠(yuǎn)程,溫度,控制系統(tǒng),資料 程序控制實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)場(chǎng)總線的時(shí)代已經(jīng)到來(lái) 摘 要 工業(yè)的程序控制已經(jīng)經(jīng)過(guò)下列的演變過(guò)程：直接數(shù)字控制 (DDC-1962),可編程邏輯控制器 (PLC-1972),離散控制系統(tǒng) (直流 -1976), 和域控制系統(tǒng)(FCS-1994). 最近正在發(fā)生的域控制系統(tǒng)變革是fieldbus思想原則(FF)落實(shí)到制造業(yè)環(huán)境內(nèi)。 這篇文章通過(guò)在一個(gè)植物網(wǎng)絡(luò)階層的角色以及現(xiàn)場(chǎng)總線思想和較舊的直流模型之間的比較中描述現(xiàn)場(chǎng)總線思想。此外，這篇文章還探討在一個(gè)系統(tǒng)的控制課程和實(shí)驗(yàn)室上結(jié)合對(duì)現(xiàn)有的程序訓(xùn)練者上的FF的整合來(lái)建立一個(gè)基礎(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)總線裝置的網(wǎng)絡(luò)所需的硬件和軟件的指導(dǎo)議題。 前 言 基本現(xiàn)場(chǎng)總線在制造業(yè)環(huán)境中是聯(lián)結(jié)著“智能的”傳感器和發(fā)動(dòng)機(jī)的一種數(shù)字控制網(wǎng)絡(luò)。這是用于截取自動(dòng)化程序數(shù)據(jù)和自動(dòng)化制造制系統(tǒng)的最新技術(shù)。來(lái)自直接數(shù)字控制(DDC)到離散控制系統(tǒng)(直流)且現(xiàn)在到域控制系統(tǒng)(FCS)的構(gòu)架的演變?cè)趫D圖 1 中被說(shuō)明。在進(jìn)化的每個(gè)步驟中，程序控制已經(jīng)更接近探測(cè)器和發(fā)動(dòng)機(jī)了。 圖 1 控制進(jìn)化 [1]。 圖 2 是從主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)到傳感器和發(fā)動(dòng)機(jī)在測(cè)量和控制角度對(duì)比例-積分-微分(PID)各項(xiàng)的功能進(jìn)行舉例說(shuō)明?？刂瞥绦虻倪@一次變化減少了配線,在故障修理中提供援助, 而且減少了工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)費(fèi)用。它同時(shí)允許通過(guò)任何主機(jī)總線控制總線裝置，這個(gè)主機(jī)是能存在于一個(gè)局域網(wǎng)分支上的任何一個(gè)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)裝置用有合適的現(xiàn)場(chǎng)總線的主機(jī)。 圖 2 控制建筑學(xué) [1]。 當(dāng)它是可操作的時(shí)候， FF 系統(tǒng)的另一個(gè)特征是有把 現(xiàn)場(chǎng)總線裝置加入一個(gè)現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)總線程序的能力。當(dāng)傳感器被代替或增加新的域裝置的時(shí)候，要使現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施成為一個(gè)現(xiàn)有的需要更少的程序且不要求關(guān)閉程序系統(tǒng)。 現(xiàn)場(chǎng)總線裝置具備不需要網(wǎng)絡(luò)上的中央計(jì)算機(jī)或數(shù)字處理器為其提供動(dòng)力處理，而能夠在內(nèi)部運(yùn)行程序控制環(huán)。除了網(wǎng)絡(luò)功能的數(shù)據(jù)之外,被擰的FF-雙網(wǎng)絡(luò)電纜能供應(yīng)必需運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)上的所有傳感器和主動(dòng)器的力量。在一個(gè)單一片段上需要達(dá)到32個(gè)裝置的標(biāo)準(zhǔn)。利用中繼器，在一個(gè)單一網(wǎng)絡(luò)上能有多達(dá)240個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線裝置。 兼容性的FF標(biāo)準(zhǔn)支不支持"接線片和play " ？建筑學(xué)。這允許領(lǐng)域裝置從不同的廠商在可行的現(xiàn)場(chǎng)總線模型上被合并，且附加的新域裝置不需要局域網(wǎng)進(jìn)行重構(gòu)。 現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)。 使用現(xiàn)場(chǎng)總線去描述網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的數(shù)目很多。結(jié)果，現(xiàn)場(chǎng)總線驅(qū)動(dòng)的控制系統(tǒng)的選擇和設(shè)計(jì)中存在相當(dāng)程度上的混亂。圖解3為設(shè)計(jì)工程師在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)協(xié)議上的選擇提供了看法。現(xiàn)場(chǎng)總線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)分為離散和過(guò)程兩種應(yīng)用策略。更深的可得的自動(dòng)化的程度的不同選擇，從位水平傳感器操作到支持過(guò)程控制再到商業(yè)單位的數(shù)據(jù)庫(kù)管理和詳細(xì)目錄控制支持程序控制和接口。在離散區(qū)域中，現(xiàn)場(chǎng)總線DP，CAN，Devicenet和SDS 協(xié)議有好廠商支持。在程序控制邊方面,二個(gè)協(xié)議: 現(xiàn)場(chǎng)總線基礎(chǔ)和現(xiàn)場(chǎng)總線PA占有主要優(yōu)勢(shì)。 現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展在二十世紀(jì)八十年代中期開(kāi)始，當(dāng)時(shí)美國(guó)的電子工業(yè)協(xié)會(huì)成立了SP5現(xiàn)場(chǎng)總線委員會(huì)。在1992年，當(dāng)Fisher, Rosemount，Yokogawa和Siemens創(chuàng)立了Interoperable系統(tǒng)工程（ISP），以及另外主要的SP50公司，包括 Honeywell,Allen Bradley,和其它形成了WorldFIP標(biāo)準(zhǔn)的群體時(shí)，變化的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字少了。當(dāng)網(wǎng)際服務(wù)和 WorldFIP參加形成現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)(FF)的時(shí)候，較進(jìn)一步的鞏固在1993年發(fā)生了。結(jié)果，兩個(gè)協(xié)議已經(jīng)被應(yīng)用于局域網(wǎng)基本過(guò)程控制應(yīng)用中?，F(xiàn)場(chǎng)總線基礎(chǔ),一個(gè)美國(guó)和亞洲支持標(biāo)準(zhǔn),而 Profibus PA 標(biāo)準(zhǔn)則在歐洲流行。 現(xiàn)場(chǎng)總線控制建筑學(xué)。 建筑學(xué)使用FF結(jié)構(gòu)包括二區(qū)域網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型，被稱(chēng)為H1 和 H2。H1片段是一 31.25千字節(jié)每秒用于把FF裝置聯(lián)接在一起的總線結(jié)構(gòu)。H1總線,如圖4中說(shuō)明,可以是點(diǎn)對(duì)點(diǎn),和馬刺或多點(diǎn)，菊花鏈和樹(shù)型的總線。A類(lèi)屏蔽雙絞線電纜是H1的理想接線，也是IEC/ISA物理層明確規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。H1電纜的最大長(zhǎng)度1900米也是以同樣的標(biāo)準(zhǔn)明確說(shuō)明的。在多數(shù)情況下，利用這些線新安裝時(shí)利用現(xiàn)有的設(shè)備線能把電流信號(hào)轉(zhuǎn)化成FF技術(shù)。 如圖 5舉例，擴(kuò)展模塊或聯(lián)接箱被用于建立樹(shù)型或星型/雞角型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和在離FF接口一些距離上為H1總線創(chuàng)建多spur 擴(kuò)展模塊的一個(gè)典型結(jié)構(gòu)圖5所示。 圖 5擴(kuò)充模塊[4]。 注意到初始模塊是加在一個(gè)大功率空調(diào)上的終端設(shè)備。而后面的模塊只作為域裝置的終端。初始模塊也為主計(jì)算機(jī)提供一個(gè)連接點(diǎn)。H1總線也必須有終端（一系列電阻和電容）放在總線的兩端來(lái)增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸。一些終端模塊把終端建立在接口內(nèi)。 第二個(gè)局域網(wǎng)FF叫做H2，是一個(gè)高速總線傳輸模型，它作為一個(gè)支柱為H1段服務(wù)。H2 backbone能以 1,2.5, 或 100 兆位每秒的速度運(yùn)行。為一個(gè) H1 和使用 FF 記錄的 H2 區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)典型的結(jié)構(gòu)在圖 6 中被顯示。H1和H2局域網(wǎng)利用FF協(xié)議的典型結(jié)構(gòu)如圖6所示。 圖6 H1和H2區(qū)域網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) [4] H2 網(wǎng)絡(luò)速度對(duì)在靈活的領(lǐng)域裝置和其他的制造硬件之間的數(shù)據(jù)傳輸是有用的，如可編程邏輯控制器和程序分析器。H2允許訪問(wèn)在萬(wàn)維網(wǎng)分支上的任何計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)。而且允許程序設(shè)計(jì)者和產(chǎn)品計(jì)劃者直接訪問(wèn)程序數(shù)據(jù)，以及從遠(yuǎn)程為系統(tǒng)編程的能力。 FF和離散控制系統(tǒng)的比較 離散控制系統(tǒng) (DCS)是當(dāng)前大型控制應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)。 在離散控制系統(tǒng)中,一個(gè)中央處理器，如圖 7,控制所有的參數(shù)。Fieldbus直接地完成在現(xiàn)場(chǎng)總線傳感器或主動(dòng)器 (圖 2)里面移動(dòng)數(shù)據(jù)過(guò)濾，轉(zhuǎn)換，調(diào)節(jié)常數(shù)和警報(bào)進(jìn)入領(lǐng)域之。這極大地減少現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)對(duì)中央的處理能力的需要。使用現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)中的配置工具配置所有的裝置設(shè)定,包括程序叁數(shù),過(guò)程變量和設(shè)置點(diǎn),是可行的。同時(shí), 參數(shù)符號(hào)已經(jīng)被FF裝置制造業(yè)者標(biāo)準(zhǔn)化。這保證了來(lái)自不同的制造業(yè)者部門(mén)之間的兼容性，而且允許裝置被用于一場(chǎng) " lug和play " ，有風(fēng)格。[6] 在比較中，DCSs 有一個(gè)所有的傳感器和主動(dòng)器被連接在一起的單一程序控制計(jì)算機(jī)。傳感器和主動(dòng)器來(lái)自許多不同的廠商，不過(guò)每個(gè)裝置必須配置成能與被選擇的程序計(jì)算機(jī)工作。在離散控制系統(tǒng)上，F(xiàn)F的最大的優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)域設(shè)備輕易地把信息和豐富的數(shù)據(jù)放到網(wǎng)絡(luò)上。在離散控制系統(tǒng)裝備中，傳感器只為程序變量提供相關(guān)的值。相反,每 FF 領(lǐng)域裝置有能力提供所有會(huì)來(lái)自離散控制系統(tǒng) 中央處理器的數(shù)據(jù)。 圖 7-散控制系統(tǒng)過(guò)程控制模型。 基本現(xiàn)場(chǎng)總線 系統(tǒng)和離散控制系統(tǒng)共存。這保證了離散控制系統(tǒng)現(xiàn)有投資得到保護(hù)。然而，必須采取行動(dòng)來(lái)把兩個(gè)系統(tǒng)聯(lián)合起來(lái)，因?yàn)椴淮嬖陔x散控制系統(tǒng)和FF的功能特性相配。如果一個(gè)系統(tǒng)的裝置用于另一個(gè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)沒(méi)，那么FF和離散控制系統(tǒng)之間的特性差別將會(huì)潛在地引起混亂和不期望的系統(tǒng)操作。 實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)場(chǎng)總線的介紹。 創(chuàng)建基本現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的第一個(gè)步驟是選擇控制程序?？刂茖?shí)驗(yàn)室的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)包括若干的程序系統(tǒng), 新的和現(xiàn)有的。許多大學(xué)和學(xué)院的大多數(shù)過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)室擁有培訓(xùn)者，教授溫度，壓力，流程和水平控制。4-20毫安控制系統(tǒng)和這些模擬器中的單機(jī)PID控制器能通過(guò)總線設(shè)備沒(méi)有損失4-20毫安控制選項(xiàng)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。 實(shí)現(xiàn) FF系統(tǒng)需要的硬件和軟件包括: .有一個(gè) FF 接口卡片和 FF 結(jié)構(gòu)軟件一部計(jì)算機(jī)。 .能為每個(gè)域裝置提供9-32 伏特的直流電壓和大約 20毫安的電流能力的電源。 .阻抗為100歐姆沒(méi)法特和最大值3分貝/公里，頻率為31.25仟赫的H1現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)的配線。電纜必須是16-26個(gè)標(biāo)準(zhǔn)度量的屏蔽雙絞線。被推薦的彩色代碼是橘色的或白色的(+)和藍(lán)色的或黑色的。(-)[8,9] .一個(gè)終端包含一個(gè)電容器 (1 mF) 和一個(gè)電阻 (100 歐姆) 避免電線中的反射信號(hào)?？梢再?gòu)買(mǎi)有合適的電子儀器的終端或者從現(xiàn)有的部門(mén)構(gòu)造。[8] .由一個(gè)電感(5 mH)和一個(gè)電阻(50 歐姆)做成的空調(diào)必須置于電源和網(wǎng)絡(luò)之間。[8] 域裝置, 像傳感器和主動(dòng)器,能從許多公司購(gòu)買(mǎi)?；粳F(xiàn)場(chǎng)總線在他們的第九頁(yè)[9]網(wǎng)頁(yè)上列出所有用現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的公司。既然技術(shù)是新的，相對(duì)地目前使用的少數(shù)部件可與較舊的4-20毫安的設(shè)備的有用性相比較。基本的部件是溫度傳感器, 壓力傳感器, 流量傳感器,給～裝閥門(mén)遠(yuǎn)程位置調(diào)節(jié)器 ，現(xiàn)場(chǎng)總線-到-電流(4到20毫安)轉(zhuǎn)換器, 和電流(4到20毫安)-到-現(xiàn)場(chǎng)總線的轉(zhuǎn)換器。另外地,"ound卡片"是可用于連接現(xiàn)有的 4-20毫安裝置到現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)中。 修正一個(gè)現(xiàn)有的程序流教練器。 現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)和控制系統(tǒng), 在 Penn 州 Altoona 的實(shí)驗(yàn)室被設(shè)計(jì)用于過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)室，利用現(xiàn)有的流程程序教練器如圖 8所示。 最初的單元橫過(guò)一個(gè)碟子孔口，圖 9 連接不同壓力的發(fā)射器,圖 9 ，藉由DP 單元的4 到 20 毫安輸出連接可變速度的馬達(dá)控制器，圖 10 。通過(guò)圖 11 的系統(tǒng)方框圖，馬達(dá)控制器改變一個(gè)泵的抽泵能力來(lái)控制液體的流動(dòng)。 系統(tǒng)區(qū)劃的一項(xiàng)研究指出，它是筆直向前的有關(guān)一個(gè)容器，單向流程環(huán),壓力孔,泵, 泵馬達(dá)，加速控制,和在線視覺(jué)流程指示器的控制問(wèn)題。 在現(xiàn)場(chǎng)總線解決方面系統(tǒng)包含了相同控制的可變速度泵，通過(guò)Smar fieldbus到電流轉(zhuǎn)換器(FI-302)和一個(gè) Honeywell積分壓力傳感器 ( ST3000 一)，如圖 12 中舉例。網(wǎng)絡(luò)顯示在圖 13 中。這些部件是可以通過(guò)一臺(tái)有國(guó)際儀器AT-FBUS接口卡和國(guó)際儀器" Configurator" 軟件包的個(gè)人計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程和配置。這個(gè)訓(xùn)練器被設(shè)計(jì)用于教或示范程序如何驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)部件，而且控制軟件能配置成保持連續(xù)的液體流, 甚至當(dāng)一個(gè)過(guò)程干擾出現(xiàn)在系統(tǒng)中也如此。 現(xiàn)有的程序流程訓(xùn)練器如圖 8。 在最初的系統(tǒng)中, 比例積分微分(PID) 控制算法實(shí)現(xiàn)于一個(gè)單獨(dú)的數(shù)字控制器中。在 現(xiàn)場(chǎng)總線含義中，微分壓力傳感器包括(PID)控制器，這個(gè)控制器有內(nèi)在的電子學(xué)，和在系統(tǒng)中監(jiān)視和控制液體流在一個(gè)由用戶設(shè)定的平面的軟件。 在現(xiàn)場(chǎng)總線解釋中，Honeywell DP 域裝置包括一個(gè)鏈活動(dòng)一覽表(LAS) 程序, 這是安裝在他們的微分壓力傳感器中的工廠。LAS 允許來(lái)配置和檢測(cè)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)從程序網(wǎng)絡(luò)分離,而不會(huì)造成程序控制的任何分裂或造成流程控制的擾亂。 圖 10 變速驅(qū)動(dòng)。 用于現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)配置在電流轉(zhuǎn)換器(FI-302)中使用Smar現(xiàn)場(chǎng)總線，這樣來(lái)自 DP 傳感器的控制叁數(shù)就可以置入到Seco AC可調(diào)驅(qū)動(dòng)的現(xiàn)有4-20毫安控制中。 所有的實(shí)驗(yàn)室都練習(xí)預(yù)先運(yùn)行于初始的 4 到 20 ma DP，直接適用于現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)。一種變化是學(xué)生必須配置 Honeywell ST3000 微分壓力發(fā)射器，圖12,為適當(dāng)?shù)目刂迫?shù)代替調(diào)節(jié)數(shù)字控制器。除此之外，學(xué)生學(xué)習(xí)使用基本現(xiàn)場(chǎng)總線結(jié)構(gòu)編程，用于域儀器同時(shí)展示對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的DP單元可用的更大范圍的程序數(shù)據(jù)。 圖 12–Honeywell ST-3000。 微分壓力發(fā)射器 未來(lái)擴(kuò)展計(jì)劃 基于初始的FF安裝的成功, 三個(gè)另外的程序訓(xùn)練器將會(huì)被修正適合于基本現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。這三個(gè)程序訓(xùn)練器包括一個(gè)溫度教練儀，一個(gè)液體的水平訓(xùn)練儀 , 和壓力訓(xùn)練儀。所有的四個(gè)訓(xùn)練儀將會(huì)被一起聯(lián)接到H2 高速的 (100個(gè)百萬(wàn)赫茲)總線上。產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)如圖14描述。另外，在H2總線上的主要計(jì)算機(jī)能置于實(shí)驗(yàn)室中教師的位置，以監(jiān)視學(xué)生在FF系統(tǒng)上工作的進(jìn)度。主計(jì)算機(jī)能被學(xué)生利用現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)測(cè)試那遙遠(yuǎn)的監(jiān)視和可能的控制。H2總線和主機(jī)的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是老師去插入問(wèn)題或故障到本地網(wǎng)絡(luò)中，促使學(xué)生實(shí)時(shí)檢修故障。 圖 11 系統(tǒng)流動(dòng)概要的。 圖 13 流程訓(xùn)練者的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)。 在三個(gè)另外的訓(xùn)練儀上的FF的實(shí)現(xiàn)與用來(lái)轉(zhuǎn)換流程程序訓(xùn)練儀的努力類(lèi)似。主要的不同是在于適當(dāng)?shù)腇F發(fā)射器和主動(dòng)器的選擇中。目前，所有的技術(shù)都可用于用獨(dú)立的基本現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)對(duì)每個(gè)訓(xùn)練器進(jìn)行翻新改進(jìn)并且用 H2總線連接系統(tǒng)。 結(jié)論 現(xiàn)場(chǎng)總線將會(huì)是下一個(gè)因?yàn)橄铝性驎?huì)在制造控制中找到廣泛用途的技術(shù)。當(dāng)必需的和財(cái)政能力允許的時(shí)候，它相對(duì)地是容易藉由允許一個(gè)使用者從小的系統(tǒng)和伸展開(kāi)始減少費(fèi)用,領(lǐng)域配線被減少，而且系統(tǒng)問(wèn)題的故障修理率得到提高。同時(shí),因?yàn)榛A(chǔ) 現(xiàn)場(chǎng)總線組成成分在公司之間都是并立的, 任何人能為基本現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的使用創(chuàng)造成份，允許市場(chǎng)上更大的競(jìng)爭(zhēng)。 主站計(jì)算機(jī) 從站計(jì)算機(jī) 從站計(jì)算機(jī) 從站計(jì)算機(jī) 從站計(jì)算機(jī) 溫度處理 流程處理 水平處理 壓力處理 圖 14- 未來(lái)控制實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)的劃分。 因?yàn)槭褂没粳F(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的預(yù)期利益, 在教育的環(huán)境中教授基本現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)是很重要的。用這種新技術(shù)來(lái)教育未來(lái)的工程師是從離散控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)移程序控制到基礎(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)總線描述的網(wǎng)絡(luò)的模型關(guān)鍵。 作者： 詹姆士 Rehg 是一個(gè)助理教授和B.S在Penn State Altoona進(jìn)行電子-機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)編程的編程合作者.William H.Swain 和Brain P.Yangula 是在編程上資深的學(xué)生，且在他們的資深項(xiàng)目中研究fieldbus工程。史蒂文 Wheatman 是堡壘華盛頓PA Honeywell 工業(yè)自動(dòng)化 & 控制的主要工程師。 （第二篇） 系統(tǒng)理論和管理控制 Dr.Shahid Ansari 教學(xué)筆記的目的是概述系統(tǒng)理論的中心思想并且展示他們?nèi)绾螢閷W(xué)習(xí)管理控制提供有用的框架。系統(tǒng)理論自身有很大的文學(xué)，且很難去一一證明。這些筆記并不認(rèn)為是包羅萬(wàn)象的文學(xué)回顧。 了解世界的方法。 科學(xué)家和哲學(xué)家已經(jīng)為我們?nèi)绾卫斫夂驼J(rèn)識(shí)世界的問(wèn)題進(jìn)行了長(zhǎng)久的爭(zhēng)論。了解世界的方法有:描述法和說(shuō)明法。在描述方面，認(rèn)識(shí)的理論，感知和思想上描述我們這些人類(lèi)如何組織 stimuli 而且了解他們。在說(shuō)明法上,有二個(gè)方法去了解世界。第一是簡(jiǎn)化論，另一個(gè)是系統(tǒng)論。 簡(jiǎn)化論認(rèn)為了解新現(xiàn)象的最好方法是研究它的個(gè)別部分的功能和特性。舉例來(lái)說(shuō),了解人類(lèi)身體工作的最好方法是去分析它的組成部分，(器官，肌肉，有機(jī)系統(tǒng)，骨頭,細(xì)胞) 和學(xué)習(xí)每個(gè)部分的特性。 系統(tǒng)論把重心集中在部份之間的關(guān)系,而不是縮小實(shí)體,比如說(shuō)把人的身體分成部分或元素( 比如說(shuō)器官或細(xì)胞) , 系統(tǒng)理論把重心集中在安排各部份之間整體工作的關(guān)系。部份被系組織起來(lái)的方法和它們?nèi)绾蜗嗷プ饔檬怯上到y(tǒng)的特性決定的。系統(tǒng)的行為與元素的特性無(wú)關(guān)。這時(shí)常提到作為一個(gè)整體法去分析現(xiàn)象。 系統(tǒng)論是什么? 在系統(tǒng)理論上的一個(gè)流行的網(wǎng)站提供系統(tǒng)理論的下列各項(xiàng)定義: 系統(tǒng)理論: 對(duì)現(xiàn)象抽象系統(tǒng)的跨學(xué)科研究，孤立了他們的物質(zhì)，類(lèi)型或空間或存在的暫時(shí)范圍。它調(diào)查了從普遍原則到所有的復(fù)雜實(shí)體，和能夠用來(lái)描述它們的樣式。 ”跨學(xué)科”這個(gè)詞解釋了為什么系統(tǒng)理論在許多學(xué)科中如此的流行。因?yàn)橄到y(tǒng)理論為集中于一個(gè)問(wèn)題提供了一種語(yǔ)言，而不受學(xué)科約束。這普通的結(jié)構(gòu)或語(yǔ)言在不同的領(lǐng)域，如過(guò)程學(xué)，生物學(xué)，系統(tǒng)理論，社會(huì)學(xué)和心理學(xué)是給予系統(tǒng)理論的近乎普遍的要求。 系統(tǒng)理論的二個(gè)版本。 系統(tǒng)理論在人類(lèi)知識(shí)領(lǐng)域有很長(zhǎng)的歷史。一些學(xué)者把系統(tǒng)理論的發(fā)展追溯到亞里斯多德。相比德國(guó)哲學(xué)家 Hegel陳述的整體比部分總和要大的思想，大多數(shù)的學(xué)者更贊成整體論，系統(tǒng)思維中心論。系統(tǒng)包含了許多相互關(guān)聯(lián)，相互交織的部分的思想認(rèn)為一旦這些部分集中起來(lái)，會(huì)使得整體行為與個(gè)別行為不同和有所區(qū)別。整體論斷言我們藉由學(xué)習(xí)它的各種不同的成份行為不能夠了解整體的行為。 系統(tǒng)理論的二個(gè)版本。第一個(gè)是從古典物理學(xué)出來(lái)的，叫做封閉系統(tǒng)。Norbert 維納和羅斯 Ashby 發(fā)展了它的現(xiàn)代版本，稱(chēng)為控制論。另一個(gè)叫做開(kāi)放系統(tǒng)，來(lái)自于生物學(xué)。它由十九世紀(jì)四十年代生物學(xué)家路得維希提出。 控制論和開(kāi)放系統(tǒng)思想。 封閉系統(tǒng)思想源于古典的（牛頓）物理學(xué)。牛頓的物理學(xué)基于少數(shù)變量。系統(tǒng)元素 ( 舉例來(lái)說(shuō)行星)以準(zhǔn)確的時(shí)鐘運(yùn)行，而又回到初始平衡的穩(wěn)定狀態(tài)。微小的誤差可以忽略，因?yàn)闀?huì)在對(duì)系統(tǒng)有顯著的影響之前被改正?？刂普擃I(lǐng)域例證了封閉系統(tǒng)思想的現(xiàn)代版本，而且它被歸因于 Norbert 維納的工作。 1949 年，Norbert維納 , 麻州理工學(xué)院的一個(gè)卓著的數(shù)學(xué)家和工程師與一個(gè)是腦神經(jīng)外科手術(shù)專(zhuān)家的同事一起吃午餐。維納正在處理電回應(yīng)中干擾聲音系統(tǒng)的這類(lèi)問(wèn)題。腦神經(jīng)外科手術(shù)專(zhuān)家正在處理一個(gè)引起病人不能夠正確地判斷物體的距離的神經(jīng)不正常問(wèn)題。這些病人，當(dāng)嘗試在他們面前拾起一杯水的時(shí)候，會(huì)伸過(guò)頭或扣不著。 當(dāng)二位科學(xué)家談話時(shí)，他們各自的問(wèn)題并不象他們當(dāng)初認(rèn)為的那些完全不一樣。干擾正常系統(tǒng)的電回應(yīng)也是引起肌肉神經(jīng)系統(tǒng)混亂的原因。病人顯然地正在收到來(lái)自正在引起肌肉系統(tǒng)官能不良的腦電回應(yīng)。電機(jī)工程問(wèn)題和神經(jīng)的混亂問(wèn)題有共同點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)，促使人們?nèi)で笠环N可能用來(lái)描述兩者問(wèn)題的普遍語(yǔ)言。答案是系統(tǒng)理論。現(xiàn)代封閉系統(tǒng)方法隨著Norbert 維納的控制論的出版而誕生。 控制論領(lǐng)域的發(fā)展允許了不同的學(xué)科以系統(tǒng)理論的通用語(yǔ)言溝通有關(guān)他們的問(wèn)題。更重要的是，它允許了一系列原理應(yīng)用于控制和規(guī)則的問(wèn)題。我們發(fā)現(xiàn)允許遠(yuǎn)古水手利用“管理者引導(dǎo)船的系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則和允許機(jī)械的工程師為空調(diào)單元設(shè)計(jì)自動(dòng)調(diào)溫器，企業(yè)家設(shè)計(jì)控制產(chǎn)品質(zhì)量, 天文學(xué)家描述行星的行為, 會(huì)計(jì)員設(shè)計(jì)預(yù)算控制系統(tǒng)的原理相同。我們說(shuō)這些系統(tǒng)在他們被干擾后通過(guò)管理他們自身的反饋信息又回到了平衡狀態(tài)。 圖 1 一個(gè)典型的控制論的系統(tǒng)模型。 圖 1 是以一個(gè)使用加熱器的自動(dòng)調(diào)溫器為例的典型的控制論系統(tǒng)概要圖表。在擾亂已經(jīng)沖破穿緩沖之后，系統(tǒng)又回到了期望的穩(wěn)定狀態(tài)。在我們的例子中，室溫是受控變量,冷空氣是擾動(dòng)變量，而墻壁是被設(shè)計(jì)成把溫度保持在期望水平的緩沖區(qū)。當(dāng)溫度計(jì)反饋回來(lái)的數(shù)據(jù)顯示房間太寒冷的時(shí)候(如少于65度)，為了控制溫度，一個(gè)開(kāi)關(guān) (管制裝置) 把空調(diào)打開(kāi)。控制和管理在行為發(fā)生后緊接著發(fā)生的想法是控制論模型思想的核心。這種形式的規(guī)則在控制論的用辭中叫做“錯(cuò)誤控制規(guī)則”，且這個(gè)系統(tǒng)被稱(chēng)為閉環(huán)系統(tǒng)。它的主要特性是在關(guān)于小錯(cuò)誤信息的基礎(chǔ)上操作，避免產(chǎn)生大錯(cuò)誤。 你可能已經(jīng)注意圖1的概要圖表能用來(lái)描述傳統(tǒng)的費(fèi)用控制或質(zhì)量控制方法。費(fèi)用被編入預(yù)算而且首先奏效。我們?cè)噲D從干擾因素中減輕費(fèi)用。當(dāng)來(lái)自預(yù)算 (不一致) 的偏離發(fā)生的時(shí)候,我們利用它作為反饋信息采取正確的措施。工人制造一種產(chǎn)品；檢查員稍后檢查質(zhì)量。利用小樣品，他們看廢品率來(lái)改正質(zhì)量問(wèn)題。關(guān)鍵思想是行為發(fā)生在先，采取措施在后?？刂普摰姆忾]系統(tǒng)模型是傳統(tǒng)的費(fèi)用和質(zhì)量管理方法的智力基礎(chǔ)。 在封閉系統(tǒng)中另外要注意的是熱力學(xué)之函數(shù)或最大的混亂趨向的增加。這是因?yàn)橄到y(tǒng)靠近環(huán)境，沒(méi)能力輸入能量去抵消熱力學(xué)之函數(shù)的增長(zhǎng)。被熱力學(xué)的第二定律例證的這種看法認(rèn)為封閉系統(tǒng)隨著熱力學(xué)之函數(shù)的增加會(huì)不可避免地趨向于崩潰。 生物學(xué)和開(kāi)放系統(tǒng)思想。 開(kāi)放系統(tǒng)理論有它的生物學(xué)基礎(chǔ), 特別是達(dá)爾文在物種進(jìn)化論的著作。開(kāi)放系統(tǒng)理論的流行版本出自路得維希Bertalanffy，他用系統(tǒng)理論的普遍方面描述了主要的思想，并且把它們從封閉系統(tǒng)思想?yún)^(qū)別開(kāi)來(lái)。Bertalannfy強(qiáng)調(diào)封閉系統(tǒng)不適宜于研究生物現(xiàn)象，因?yàn)樯锵到y(tǒng)和它們的環(huán)境，生長(zhǎng)，生存互動(dòng)。如圖1所描述，錯(cuò)誤控制規(guī)則工作于穩(wěn)定和良性環(huán)境中。然而，活生物的環(huán)境很不寬廣，而且經(jīng)常不存在從錯(cuò)誤中研究的奢望。封閉系統(tǒng)于開(kāi)放系統(tǒng)理論之間有四種主要的不同。每種不同在下面將被討論： 1、外部的環(huán)境關(guān)系。開(kāi)放系統(tǒng)理論把重心集中在一個(gè)系統(tǒng)和它的環(huán)境之間的交換。 因?yàn)樗麄儾煌５剡M(jìn)展并且適應(yīng)他們的環(huán)境需要，所以生物學(xué)的生物是開(kāi)放系統(tǒng)。 他們的行為是對(duì)在他們生存環(huán)境的威脅和可利用資源的一個(gè)回應(yīng)。 2、變量考慮。第二個(gè)方面，區(qū)別開(kāi)開(kāi)放系統(tǒng)和封閉系統(tǒng)思想的是包含在其中的一系列變量。一個(gè)封閉系統(tǒng)有一些變量。一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)典型地處理一系列更加復(fù)雜的關(guān)系。從一個(gè)封閉系統(tǒng)立場(chǎng)看，費(fèi)用和質(zhì)量是需要在公司內(nèi)部管理的內(nèi)部變量。在一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)中，費(fèi)用和質(zhì)量被看成是外部的驅(qū)動(dòng)變量，而這些變量通過(guò)理解環(huán)境在這些變量上的影響來(lái)管理。 3、規(guī)則或控制的形式。如圖 1 所示,關(guān)閉系統(tǒng)使用了錯(cuò)誤控制的規(guī)則。這是事實(shí)之后的控制。開(kāi)放系統(tǒng)使用優(yōu)先控制。在它們發(fā)生和采取有效措施之前，它們被預(yù)料錯(cuò)誤控制，而她們的產(chǎn)生和采取措施又是在最后的輸出之前的。像一只老鼠, 公開(kāi)系統(tǒng)預(yù)期貓的下一個(gè)動(dòng)作。等候從錯(cuò)誤反饋通常是致命的。這種控制形式被稱(chēng)為前饋控制。如果費(fèi)用將被處理如一個(gè)開(kāi)著的系統(tǒng)，它應(yīng)該被控制于產(chǎn)品被生產(chǎn)之前而不是之后。 4、制的目的。不像關(guān)閉系統(tǒng)，開(kāi)放系統(tǒng)對(duì)讓系統(tǒng)返回到某些預(yù)定的穩(wěn)定狀態(tài)不趕興趣。它們認(rèn)為控制的目的是在一條動(dòng)態(tài)路徑上調(diào)整和移動(dòng)系統(tǒng)。開(kāi)放系統(tǒng)尋求連續(xù)改進(jìn)而不僅僅是穩(wěn)定。它們被說(shuō)是達(dá)到一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡。 象生物系統(tǒng)，許多系統(tǒng)利用它們的環(huán)境進(jìn)行頻繁的轉(zhuǎn)換操作。他們?cè)谒麄兊倪吔缋锩嬗性S多復(fù)雜的交互作用和相互關(guān)系。為了生存，系統(tǒng)必須發(fā)展和達(dá)到一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，而不是回到一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。正是基于這些原因，普通系統(tǒng)理論已經(jīng)被應(yīng)用于如管理計(jì)劃和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)這樣的系統(tǒng)現(xiàn)象的研究。在下一張，我們將會(huì)描述一般系統(tǒng)理論的一些重要原則。在這一個(gè)筆記的第二部份中，我們討論這些對(duì)研究管理控制系統(tǒng)有用的概念。 一般系統(tǒng)理論的主要原則(GST)。 Kast 和 Rosenzweig(1972)已經(jīng)識(shí)別了GST的幾個(gè)重要概念和原理。從他們的討論中產(chǎn)生了特別引人注目的七種想法或原則，在下面將會(huì)簡(jiǎn)要的敘述。(Kast 和 Rosenzweig,1972,圖 1) 對(duì)環(huán)境開(kāi)放。 GST 的第一個(gè)原則是開(kāi)放系統(tǒng)的概念。正如早先解釋的一樣，封閉系統(tǒng)沒(méi)有能力從環(huán)境中吸取能量來(lái)抵消建立起來(lái)的熱力學(xué)之函數(shù)，所以被一個(gè)很大程度的確定性表征了。開(kāi)放系統(tǒng)能夠從它們的環(huán)境中吸取能量，且因?yàn)榇?，其能夠超時(shí)地生長(zhǎng)和改變。 目的論或目的。GST 的第二個(gè)原則是系統(tǒng)中的行為是目的論的或有目的的。系統(tǒng)被研究被說(shuō)成是有一個(gè)目標(biāo)。這可能似乎是一份非?，嵓?xì)和明顯的陳述。然而, 在一個(gè)目標(biāo)不是系統(tǒng)內(nèi)在的東西或是本質(zhì)的反映之后，你可能對(duì)感激這個(gè)系統(tǒng)。然而,這被歸咎于把現(xiàn)象當(dāng)成一個(gè)系統(tǒng)來(lái)研究的人的某種情況。達(dá)爾文在這是歸因于物種的生存目標(biāo)的解釋上得到了喘息。因?yàn)樵谝粋€(gè)生物系統(tǒng)嘗試去生存上沒(méi)有一個(gè)絕對(duì)的測(cè)試，所以這是給模型以力量來(lái)解釋這些行為。正在嘗試攜帶食物的昆蟲(chóng)可能沉迷于本能的行為并非有目的的行為。然而，辯論不在于行為是有目的的或本能的, 它是否藉由歸于我們能更解釋而且預(yù)測(cè)螞蟻的行為目的。的確，查爾斯達(dá)爾文能夠藉由歸于生存的目標(biāo)構(gòu)造一個(gè)生物學(xué)現(xiàn)象的非常有力的理論。他能夠提供一個(gè)比生物學(xué)行為和生物學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì)的競(jìng)爭(zhēng)模型更多解釋的說(shuō)明模型。 在商業(yè)系統(tǒng)中的研究也是一樣正確的。一樣的是真實(shí)的在生意系統(tǒng)的研究中。 古典的經(jīng)濟(jì)學(xué)依靠有目的的行為為公司提供了一個(gè)強(qiáng)大又可行的理論。在他們的情況，公司取利潤(rùn)最大值，而個(gè)體取公用程序最大值。我們大部份人從未見(jiàn)到 utile ，而且也許大多數(shù)的商業(yè)公司并不關(guān)心利潤(rùn)最大值。然而,理論的力量在我們能或不能看到utiles或公司是否去爭(zhēng)取最大的利潤(rùn)的事實(shí)上沒(méi)有那么大。藉由歸于那些簡(jiǎn)單的目標(biāo)，寧可它是事實(shí)，我們能夠?yàn)檎w經(jīng)濟(jì)平衡構(gòu)造說(shuō)明模型。 我們?cè)诮陙?lái)也看到了古典經(jīng)濟(jì)理論的挑戰(zhàn)真正不是來(lái)自拒絕目的論的行為，而來(lái)自于不同目標(biāo)的替換中。舉例來(lái)說(shuō)藥草西蒙,替換了 satisficing 行為的目標(biāo)并非將在個(gè)體和公司的部份上的行為最佳化來(lái)建立他的公司行為理論。同樣地,公司的管理理論取代管理的福祉最大值而不是利潤(rùn)來(lái)解釋公司的行為。所有的這些替代選擇保留了系統(tǒng)理論的目的論假設(shè)。這個(gè)目標(biāo)可能是研究員的一個(gè)發(fā)明，但是說(shuō)服力在于建立一個(gè)系統(tǒng)的行為說(shuō)明模型上。 相關(guān)的子系統(tǒng)。一般系統(tǒng)理論的第三個(gè)原則是如一組相關(guān)的子系統(tǒng)的系統(tǒng)概念。這是一項(xiàng)任何系統(tǒng)概念定義，且如先前陳述的，它俘虜了整體行為比個(gè)體行為之和要大的俘虜想法。 整體論或完形意味著我們必須注重于部分和聯(lián)合之間的關(guān)系來(lái)了解系統(tǒng)。它警告了系統(tǒng)設(shè)計(jì)者，如果他們?cè)诓糠稚蠠o(wú)法認(rèn)識(shí)聯(lián)合和焦點(diǎn)，將會(huì)有不意的后果。 輸入-變形-輸出處理。 第四個(gè)原則是，系統(tǒng)是一個(gè)取輸入并把它們轉(zhuǎn)換成輸出的持續(xù)過(guò)程。輸入從環(huán)境獲得，而且輸出在持續(xù)的交換中回到環(huán)境。舉例來(lái)說(shuō)，一個(gè)商業(yè)公司引進(jìn)輸入，像原料和勞動(dòng)力, 再把他們轉(zhuǎn)變成貨物和服務(wù),然后把它們遞送給它的客戶。供應(yīng)者和客戶都是它外部環(huán)境的部份。 反饋。 第五個(gè)主要的原則是反饋的概念。反饋是允許一個(gè)系統(tǒng)獲得它的期望值或穩(wěn)定狀態(tài)。這里有兩種形式的反饋環(huán)。第一種叫做負(fù)反饋或者叫做錯(cuò)誤控制反饋，在這種反饋的信息中，系統(tǒng)的響應(yīng)是在事實(shí)或錯(cuò)誤已經(jīng)發(fā)生之后。系統(tǒng)利用微小誤差的信息來(lái)采取正確的措施。另一個(gè)叫做前饋控制。它在本質(zhì)上是預(yù)先的防范。在擾亂能影響系統(tǒng)之前 , 系統(tǒng)預(yù)期可能發(fā)生的東西，而且采取糾正行動(dòng)。自動(dòng)調(diào)溫器利用了反饋信息。保持一艘太空船在它的軌道上需要前饋控制。軌跡必須在太空船離開(kāi)它的軌道之前的到糾正。 內(nèi)部平衡。 GST 的第六個(gè)原理是涉及系統(tǒng)獲得一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)的能力的內(nèi)部平衡的概念。那是,不像簡(jiǎn)單的古典技巧自動(dòng)駕駛裝置喜歡一個(gè)自動(dòng)調(diào)溫器, 系統(tǒng)不回到它的初始狀態(tài)然而，它回到取它的生存和生長(zhǎng)的機(jī)會(huì)最大值的狀態(tài)。這個(gè)狀態(tài)可能是或不是系統(tǒng)最初開(kāi)始的狀態(tài)。 Equifinality。 最后的原則是 equifinality 的概念。Equifinality 被定義為系統(tǒng)從許多不同的初始狀態(tài)來(lái)獲得同樣的最后結(jié)果的能力。這就是系統(tǒng)在該系統(tǒng)能從許多不同的初始開(kāi)始位置找到相同的最后狀態(tài)上展現(xiàn)一個(gè)多數(shù)-單一行為。Equifinality 能被比喻成許多人從不同的方向向一個(gè)目標(biāo)射擊，而所有的子彈都能找到靶眼的情形。 我們剛剛才列舉 GST 的一些主要原則。在這篇論文的最后，我們將系統(tǒng)觀點(diǎn)在理解和設(shè)計(jì)管理控制系統(tǒng)上的應(yīng)用。為了做到這些，我們必須首先從管理控制的工作定義上開(kāi)始工作。 什么是管理控制 ? " 控制 " 被用于各式各樣的情形來(lái)描述許多不同的現(xiàn)象。結(jié)果，不同的科目不同地使用這個(gè)詞語(yǔ)。我們定義如下: 管理控制系統(tǒng)包含了所有的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，程序，而子系統(tǒng)被設(shè)計(jì)于引出一個(gè)達(dá)到系統(tǒng)在最高水平性能運(yùn)行的策略目的的行為，而且這個(gè)系統(tǒng)有最少的不意后果和風(fēng)險(xiǎn)。 在這些定義中主要的思想如下?？刂剖怯嘘P(guān)達(dá)成策略的目的。系統(tǒng)必須要達(dá)到一個(gè)良好水平的性能，同時(shí)最大限度減少產(chǎn)生不意后果的機(jī)會(huì)。結(jié)構(gòu)在一個(gè)系統(tǒng)中提及到正式的工作，權(quán)威和職責(zé)任務(wù)。程序是控制完成過(guò)程中的工作。子系統(tǒng)通過(guò)對(duì)激烈行為提供正確的激勵(lì)來(lái)支持結(jié)構(gòu)和程序。 管理控制和系統(tǒng)理論。這里有幾種重要的應(yīng)用為管理控制系統(tǒng)的領(lǐng)域提供GST觀點(diǎn)。 首先，以 GST 作為一個(gè)架構(gòu)意味著我們看待管理控制系統(tǒng)必須象利用他們的環(huán)境存在于持續(xù)的商業(yè)中的生物系統(tǒng)一樣相似。如果一個(gè)系統(tǒng)和它的環(huán)境是持續(xù)商業(yè)中的一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng),它就會(huì)認(rèn)為，環(huán)境在決定和解釋它的行為和控制它的命運(yùn)方面非常重要。含意是一項(xiàng)管理控制系統(tǒng)的研究必須從了解并且表征系統(tǒng)環(huán)境開(kāi)始。系統(tǒng)的環(huán)境可能是良性的(少數(shù)威脅)或不確定的和動(dòng)態(tài)的(迅速的變化)。有效的管理控制系統(tǒng)應(yīng)該符合他們的環(huán)境的需要。 其次, GST 觀點(diǎn)當(dāng)適用于管理控制的時(shí)候會(huì)斷言這些系統(tǒng)展現(xiàn)目的論的或有目的的行為。當(dāng)我們陳述控制的目的是達(dá)成策略的目的和避免不有意的結(jié)果的時(shí)候，我們?cè)谖覀兊墓芾砜刂葡到y(tǒng)的定義中插入這些。 第三,相關(guān)次要系統(tǒng)的概念建議我們應(yīng)該把控制系統(tǒng)看成是包含著許多相關(guān)成分的系統(tǒng)。這些成份中某些可能是結(jié)構(gòu)的成份, 像是信息，權(quán)威代表團(tuán),等等。 其它可能是動(dòng)作的或文化的因素,諸如靈活的行為或建立正確的價(jià)值觀。這些系統(tǒng)是相關(guān)的，這就意味著必須設(shè)計(jì)好沒(méi)一個(gè)識(shí)別它在其他部分上的影響。舉例來(lái)說(shuō)，我們應(yīng)該考慮信息如何影響人類(lèi)和反之亦然。這意思是，給管理控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者的挑戰(zhàn)是把系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)成份集中在一起，且連同它的動(dòng)作和文化的成份系統(tǒng)起來(lái)，這樣，三方面的工作就成為了一個(gè)單獨(dú)的整體。 第四,輸入-變形-輸出的觀念連接對(duì)環(huán)境的管理控制系統(tǒng)。系統(tǒng)從他們的環(huán)境中獲得輸入，并他們轉(zhuǎn)變成輸出, 然后把輸出送回來(lái)進(jìn)入環(huán)境中。為了要設(shè)計(jì)好一個(gè)管理控制系統(tǒng)，它要求我們適當(dāng)理解在環(huán)境哪里找正確的輸入,什么類(lèi)型的轉(zhuǎn)換特性，而且生產(chǎn)什么輸出。 管理控制系統(tǒng)的不同將會(huì)反映不同的輸入- 變形- 輸出 。舉例來(lái)說(shuō), 使用一個(gè)大眾的制造業(yè)的程序的制造系統(tǒng)將會(huì)比利用原始制造方法有不同控制形式的控制系統(tǒng)。了解輸入- 變形- 輸出的程序?qū)Q定一個(gè)系統(tǒng)的控制管理系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)參數(shù)很有幫助。 第五, 反饋的想法在設(shè)計(jì)管理控制系統(tǒng)方面是非常有用的。在若干的情形中，一個(gè)系統(tǒng)面臨著是否選擇設(shè)計(jì)反饋或前饋系統(tǒng)的問(wèn)題。預(yù)算的控制典型地使用負(fù)反饋。經(jīng)濟(jì)和時(shí)常預(yù)測(cè)系統(tǒng)使用前饋信息。 一般地前饋控制是比較好的，但是他們是很貴。反饋系統(tǒng)效率不那么好，但設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的費(fèi)用相對(duì)要少。 第六,內(nèi)部平衡的概念在管理控制區(qū)域中的意思是不尋求一個(gè)穩(wěn)定的平衡。而是在尋找一個(gè)改進(jìn)狀態(tài)。連續(xù)的改進(jìn)而并非狀態(tài) quo 的維護(hù)在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)方面變成一個(gè)主要議題。為了使它們的生存機(jī)會(huì)最大化，控制系統(tǒng)必須不斷地注意它們的環(huán)境和改善他們的操作 最后，GST的第七原則和等效結(jié)果的概念有關(guān)。這些對(duì)管理控制的有用之處是它阻止設(shè)計(jì)者去尋找一個(gè)最好的方法去處理事情。它認(rèn)識(shí)到對(duì)一個(gè)控制系統(tǒng)有許多不同的設(shè)計(jì)能導(dǎo)致同樣的最后結(jié)果。等效結(jié)果的概念刺激設(shè)計(jì)者在系統(tǒng)的任何地方尋求解決方法且在最有效獲得系統(tǒng)目標(biāo)中說(shuō)明變化。舉例來(lái)說(shuō)，工人的生產(chǎn)力不單會(huì)被工作的策劃影響,也會(huì)被他或她工作所處的社會(huì)環(huán)境影響。因此,工人生產(chǎn)能力的增加,能通過(guò)重新設(shè)計(jì)工作或通過(guò)重置工人正在操作的社會(huì)系統(tǒng)。 （第三篇） 統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制在包裝業(yè)中的應(yīng)用 - 個(gè)案研究 統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制 (SQC)在產(chǎn)品和現(xiàn)代材料包裝中是不可缺少的一部分．選擇用于解決基本的SQC 的軟件取決定它是否是一種不便的，繁瑣的工作還是能流暢的操作程序的部份。 SQC 軟件必需要不僅能收集質(zhì)量數(shù)據(jù)并且能繪制控制圖表，同時(shí)也要具備能夠讓其成為一個(gè)能較好地運(yùn)行并有效的質(zhì)量系統(tǒng)。 有效地實(shí)行統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制(SQC)是從選擇對(duì)公司的質(zhì)量目標(biāo)的最適合的工具和方法開(kāi)始。因?yàn)槿斯ぶ瞥傻膱D表可能是既累贅又耗時(shí),在以個(gè)人計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的SQC使用專(zhuān)門(mén)的軟件既適合常式制圖,也是對(duì)程序改進(jìn)學(xué)習(xí)的基本。 很多的以個(gè)人計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的 SQC 軟件很容易得到。大部分,然而,都是發(fā)展來(lái)用于分離出來(lái)的制造業(yè)的發(fā)展, 特別是汽車(chē)部門(mén), 而且它不符合現(xiàn)代包裝業(yè)和包裝業(yè)者的多樣化要求。當(dāng)評(píng)價(jià) SQC 軟件的時(shí)候，包裝生產(chǎn)者和制造業(yè)者在做出他們的選擇的時(shí)候需要注意它的這些缺點(diǎn)。 據(jù)1985 年由西北航空公司質(zhì)量分析家的介紹, 西北的分析,公司 (西北航空公司) 最初把重心集中在程序業(yè)的需要 , 比如食物,藥學(xué)的, 和化學(xué)藥品。很自然，西北航空公司將它的注意集中于與包裝有關(guān)的問(wèn)題, 是否運(yùn)用到包裝材料或?qū)λ麄兊睦弥小?結(jié)果，西北航空公司質(zhì)量分析家是現(xiàn)在被用于那些工業(yè)的SQC 包裝的領(lǐng)航力量。它的申請(qǐng)范圍從內(nèi)在的質(zhì)量控制和程序的改進(jìn)到廠商證明和管制的服從。 罐頭凸緣。 合適的軟件能簡(jiǎn)單有效地應(yīng)用SQC 應(yīng)用程序而且能使制造職員方便及時(shí)地在程序管理的各個(gè)階段使用。通過(guò)在裝備期間使用西北航空公司質(zhì)量分析家,舉國(guó)一致公認(rèn)的廠商的工程員工們?cè)谏a(chǎn)兩件或三件一套的罐子的同時(shí)增加制造的比率時(shí)候，能夠由控制邊緣寬度改善罐子質(zhì)量。 工程師建立一條在使用控制圖解和程序的常式系列能力分析報(bào)告的規(guī)格里面產(chǎn)生容器的形成罐子的線。他們發(fā)現(xiàn)在策劃配置和轉(zhuǎn)變過(guò)程中靈活使用SQC的意義遠(yuǎn)大于只是總體上提高產(chǎn)品質(zhì)量。由于在轉(zhuǎn)向上的努力指導(dǎo)其去最好地執(zhí)行，操作的速度也同樣增加了。 這樣的結(jié)果使得讓部分那些擁有SQC 軟件的各類(lèi)使用者的入門(mén)提供簡(jiǎn)單便捷的路徑,像定義的設(shè)定(比如規(guī)格限制和計(jì)算方法)和報(bào)告和自動(dòng)化結(jié)合制成圖表能力。結(jié)果工程師完全地得到他們需要的圖表而不需要打亂程序。 在他們的開(kāi)始分析中，工程師認(rèn)識(shí)到罐頭的線在統(tǒng)計(jì)的控制中是穩(wěn)定的。 (見(jiàn)到圖 1 )。 然而，在如顯示程序能力柱狀圖和報(bào)告所顯示的規(guī)格卻是有欠缺的；Cpk- 理想的是1.3 或更多- 卻只有0.25。由于控制圖解表示了程序是在控制中，工程師沒(méi)有浪費(fèi)他們的時(shí)間來(lái)調(diào)查特別的因素(舉例來(lái)說(shuō)，操作員，給料,改變改變變化,等等), 而是把重心集中在程序修正改進(jìn)來(lái)增加程序能力。除了處理機(jī)器的一般情況之外, 把定心形成已被證實(shí)是的頭對(duì)改良程序能力是緊要關(guān)頭的邊緣。 圖 1最初的調(diào)查顯示,罐頭線條能存在于在統(tǒng)計(jì)的控制中,盡管它不是很恰當(dāng)。 因?yàn)樽兓奶貏e因素能被排除，因此程序需要修改。 圖 2用圖表分析說(shuō)明以線的制造,在機(jī)器改進(jìn)升級(jí)之后,定心程序使系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)入一種有能力的情況之內(nèi)。結(jié)果，Cpk 增加到可接受的1.335。程序控制中的監(jiān)測(cè)控制圖解和程序能力會(huì)繼續(xù)如操作程序的標(biāo)準(zhǔn)部份。由于數(shù)據(jù)文檔和制圖的參數(shù)已經(jīng)建立,統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制制圖同樣也成為線操作人員工作流程中一個(gè)簡(jiǎn)單的和正常部份。 在調(diào)整邊緣機(jī)器之后，伴隨著Cpk增加到可接受的1.335，系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)入一種有能力的情況之內(nèi)。 塑料的容器-非常適用于填充重量控制。 那個(gè)制成圖表和對(duì)大量的包裝制造業(yè)的需求分析說(shuō)明充填物能挑戰(zhàn)。在許多情況, 專(zhuān)們的制圖需要精確的分析和有效解決問(wèn)題的方法。典型的例子是多洞模型和多頭的填充機(jī)器,時(shí)常稱(chēng)為 "程序系" 。 程序系將多樣的同一子系統(tǒng)納入一個(gè)單一程序, 像是分開(kāi)的模子一個(gè)多洞模子的洞。來(lái)自次要系統(tǒng)的每個(gè)樣品加上全部的程序一定被獨(dú)立地檢查。為了滿足程序系的特別需要,西北航空公司質(zhì)量分析家在提供中值/個(gè)體(M/I)的控制制成圖表方面是獨(dú)特的。 當(dāng)制造的時(shí)候，一個(gè)包裝制造業(yè)者面對(duì)了使人畏縮的數(shù)據(jù)收集和分析問(wèn)題符合廠商證明需求6盎斯。塑料杯子使用一部40個(gè)洞的注入成型機(jī)器。M/I制成圖表允許他們?cè)诒O(jiān)測(cè)總過(guò)程的同時(shí)也可以檢測(cè)個(gè)別模子洞的活動(dòng)。杯子制造業(yè)者對(duì) M/I的使用制成圖表提醒杯子的使用者，一個(gè)酵母乳包裝者,也可能使用能成功達(dá)到同等的結(jié)果的技術(shù)操作。 由于每個(gè)洞是一個(gè)獨(dú)立的程序，它會(huì)需要41幅控制視圖完全地檢測(cè)杯子的成型過(guò)程每個(gè)洞一幅另外加上總程序一幅。圖表會(huì)從所有的數(shù)據(jù)中任意地選擇出抽樣檢查品來(lái)自所有的洞數(shù)據(jù),當(dāng)然也會(huì)出現(xiàn)丟失數(shù)據(jù)的現(xiàn)象,那些丟失的數(shù)據(jù)表示不合格的產(chǎn)品。此外,M/I圖解使得他們大幅度地減少了在普通的分析中所需要的時(shí)間,勞力以及花費(fèi)。 M/ I制成圖表易于閱讀和解釋,而且要比多樣可選擇的X-bar圖表容易處理得多。洞經(jīng)常地產(chǎn)生有缺陷的杯子,換句話說(shuō),那些顯示不在控制之內(nèi)的程序通過(guò)在一幅M/I圖表中洞的數(shù)量被指出來(lái)(見(jiàn)到圖 3 )。個(gè)體與以所有個(gè)體的行為為基礎(chǔ)的控制極限一起顯示。 中間部分,代表著總過(guò)程的活動(dòng)行為,它是來(lái)源于所有中間的數(shù)值控制限制,并通過(guò)一條圍繞圖表中間線上下波動(dòng)的線表示出來(lái).這種清晰,易懂的顯示讓制造商完全集中在有問(wèn)題的洞上,這樣就大幅度地減輕了質(zhì)量控制部門(mén)的負(fù)擔(dān).。M/I圖表顯示所有獨(dú)個(gè)模型洞,當(dāng)這些洞不在統(tǒng)計(jì)控制內(nèi)時(shí),總是通過(guò)數(shù)字顯示出來(lái)。那條上下波動(dòng)的線顯示了整個(gè)過(guò)程的活動(dòng)情況。 如圖 3 所示,雖然洞14有一次超出上面的個(gè)體控制限制，而且洞27在檢測(cè)過(guò)程中曾兩次不在控制之內(nèi),但整個(gè)過(guò)程 ( 通過(guò)一條上下波動(dòng)的線表示) 都是在統(tǒng)計(jì)的控制中。 在控制圖表的普遍使用過(guò)程中不太可能作到提醒工程師們?nèi)プ⒁饷總€(gè)不在控制之中的洞的行為。從所有的 40個(gè)洞中很隨意地抽取樣品, 有缺陷的挑選樣品的可能性幾乎為零。此外,由于洞 27經(jīng)常重復(fù)生產(chǎn)重量不足的杯子,然而它的部分程序?qū)嶋H上是在統(tǒng)計(jì)的控制中(見(jiàn)到圖 4),雖然它經(jīng)常地產(chǎn)生有缺陷的杯子。 圖 4 由于洞27經(jīng)常生產(chǎn)有缺陷的產(chǎn)品，然而它實(shí)際上是在統(tǒng)計(jì)控制中的, 如同在上面指出的一樣，變化的可指定的因素的確認(rèn)需要較進(jìn)一步的分析。 一旦有缺陷杯子的來(lái)源被識(shí)別,制造業(yè)者被引導(dǎo)去進(jìn)一步地分析。西北航空公司質(zhì)量分析家允許了他們方便快捷而且獨(dú)立地選擇并為不符合規(guī)格的洞制成圖表數(shù)據(jù),然后進(jìn)行矯正行動(dòng)。一個(gè)柱狀圖的比較,顯示了洞27的單獨(dú)分布, 同時(shí)40個(gè)洞的整個(gè)組的圖示也很清楚地表明洞27生產(chǎn)重量不夠的杯子。(見(jiàn)到圖 5 )。結(jié)果不久就被證實(shí)在使用 t-質(zhì)量分析家的一般統(tǒng)計(jì)學(xué)區(qū)段的測(cè)試。 柱狀圖邊與邊的比較代表著全部的程序(左邊)和單獨(dú)的洞27(右邊)表明洞27的值很大程度上移動(dòng)到左邊。換句話說(shuō)，洞27經(jīng)常地生產(chǎn)重量不足的杯子。 M/ I的包含以杯子出貨到酵母乳處理器的制成圖表導(dǎo)致有多傳感頭的填充機(jī)器的M/I技術(shù)的應(yīng)用 。由于成功地監(jiān)測(cè)每個(gè)填充頭的行為,處理器能夠很大程度上減少數(shù)量和費(fèi)用-- 故意裝得太多保證標(biāo)簽填充壓重。 他們的分析被質(zhì)量和充填物的出口路徑程序的檢查過(guò)秤員的分析家的數(shù)據(jù)整合的弄得更簡(jiǎn)單。 (對(duì)于一個(gè)深入的檢查和 M/I的制成圖表能力和應(yīng)用較進(jìn)一步的例子,可參照西北航空公司的"M/I的測(cè)量控制制成圖表"小冊(cè)子的副本,Perry Holst 和約翰 Vanderveen,M/I的技術(shù)開(kāi)發(fā)者說(shuō)道)。 數(shù)據(jù)收集和 Plantwide 數(shù)據(jù)系統(tǒng)的 SQC。 如設(shè)備自動(dòng)化增加的使用，各類(lèi)工業(yè)的制造業(yè)者正在轉(zhuǎn)向以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)系統(tǒng)收集及存儲(chǔ)產(chǎn)品數(shù)據(jù)。如果SQC軟件不能夠容易地存取數(shù)據(jù)，然而，在數(shù)據(jù)庫(kù)或測(cè)試儀器數(shù)據(jù)站中存儲(chǔ)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)可能是被限制的值。 這些障礙能被克服,如果SQC軟件能通過(guò)在一個(gè)開(kāi)放的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中移動(dòng)文件來(lái)移動(dòng)數(shù)據(jù),如界定的美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼-或如果SQC軟件和數(shù)據(jù)來(lái)源遵照微軟的開(kāi)放數(shù)據(jù)庫(kù)連接 (公開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)連接性)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)和它的自動(dòng)化特征結(jié)合的時(shí)候，質(zhì)量分析家的數(shù)據(jù)連接性特征進(jìn)入測(cè)試臺(tái)和制造業(yè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)之內(nèi)為整合使它成為明顯的選擇。(見(jiàn)到圖 6 )。 整合意謂 SQC 制成圖表立刻能被生產(chǎn)而且它在測(cè)試階段就是可得的,并增加有效運(yùn)行的可能性。而且,和其他的軟件和系統(tǒng)的質(zhì)量分析家接口。除此之外, 西北航空公司質(zhì)量分析家的運(yùn)行件公用程序,使用像宏一樣的手跡,經(jīng)常自動(dòng)化操作,也重復(fù)制圖工作。當(dāng)越來(lái)越多的包裝形成而且填充機(jī)器作為其操作控制而使用商業(yè)管理控制系統(tǒng),整合而且自動(dòng)化 SQC 的能力就變得很必要了。自動(dòng)操作和數(shù)據(jù)路徑的結(jié)合, 無(wú)論何時(shí)何地, 都很大程度上使得繪制SQC圖表工作簡(jiǎn)單化。