CC BY
5613. Vyatkin, V. IEC 61499 as Enabler of Distributed and Intelligent Automation: State of the Art Review / V. Vyatkin // IEEE Transactions on Industrial Informatics. - 2011. - Vol. 7, Issue 4. - P. 768-781.
14. Vyatkin, V. Refactoring of Execution Control Charts in Basic Function Blocks of the IEC 61499 Standard / V. Vyatkin, V. Dubinin // IEEE Transactions on Industrial Informatics. - 2010. - Vol. 6, Issue 2. - P. 155-165.
15. Vyatkin, V. Verification of distributed control systems in intelligent manufacturing / V. Vyatkin, H.-M. Hanisch // Journal of Intelligent Manufacturing. - 2003. - № 14 (1). - P. 123-136.
16. V. Vyatkin, C. Pang, S. Tripakis. "Towards Cyber-Physical Agnosticism by Enhancing IEC 61499 with PTIDES Model of Computations", International Annual conference of IEEE Industrial Electronics Society, Yokohama, November, 2015.
17. D. Drozdov, S. Patil, V. Vyatkin, "Towards Formal Verification for Cyber-physically Agnostic Software: a Case Study", International Annual conference of IEEE Industrial Electronics Society IECON' 17, Beijing, 2017.
18. D. Drozdov, S. Patil, V. Vyatkin, "Formal Modelling of Distributed Automation CPS with CP-Agnostic Software", Workshop on Service Orientation in Holonic and MultiAgent Manufacturing (SOHOMA'16), Lisbon, Portugal, October 6-7, 2016.
19. Ptolemaeus, C., 2014. System design, modeling, and simulation: using Ptolemy II (Vol. 1). Berkeley: Ptolemy. org.
УДК 303.5
УДК 002+517(075.8)
Микони Станислав Витальевич,
ведущий научный сотрудник, д-р техн. наук, профессор
СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К РАЗРАБОТКЕ ТЕРМИНОЛОГИИ УПРАВЛЕНИЯ
Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский институт информатики и автоматизации Российской Академии Наук, [email protected]
Аннотация. С системных позиций анализируются определения понятий управление, управление качеством и менеджмент качества. Показывается несогласованность этих определений. С привлечением первого закона Ньютона определяются цели управления. Предлагается структура определения понятия управление, порождаемая четырьмя валентностями глагола управлять. Структура, объединяющая существенные признаки определения, кладётся в основу неоднородной семантической сети. Сеть итеративно расширяется за счёт существенных признаков входящих в неё понятий. Существенные признаки родового понятия принимаются за лингвистические переменные. Путём их означивания терминами соответствующей предметной области формируются существенные признаки видовых понятий управления.
Ключевые слова: терминология, система, родовое понятие, видовое понятие, управление, валентности глагола, семантическая сеть.
Stanislav V. Mikoni,
Leading Researcher, Ph.D., Dr. Sci., Fool Professor
SYSTEM APPROACH TO DEVELOPMENT CONTROL TERMINOLOGY
Russia, St. Petersburg, St. Petersburg Institute for Informatics and Automation of the Russian Academy of Sciences, [email protected]
Abetract. From system positions, the definitions of the concepts of control and quality management are analyzed. The inconsistency of these definitions is shown. With the involvement of the first law of Newton determined the objectives of control. The structure of the definition of the concept of control, generated by the four valences of the verb control, is proposed. The structure that combines the essential features of the definition, is the basis of a heterogeneous semantic network. The network is iteratively expanding due to the essential features of its concepts. The essential features of a generic concept are taken as linguistic variables. By means of their meaning by the terms of the corresponding subject area, the essential features of the specific concepts of management are formed.
Keywords: terminology, system, generic concept, species concept, control, verb valences, semantic network.
Введение
Любая профессиональная деятельность требует своего языка общения. Фиксация языка решается с помощью терминологических стандартов, отражающих результаты соглашения специалистов в каждой предметной области (ПрО). Терминологический стандарт следует рассматривать как систему, выраженную в текстовой форме. Её элементами являются определения понятий. Определение понятия представляется повествовательным предложением, которое также следует рассматривать как систему. Её элементами являются слова.
Как к системе, и к стандарту в целом, и к содержащимся в нём определениям предъявляются требования полноты, неизбыточности и непротиворечивости. Относительно этих требований и определяется качество терминологического стандарта. Рассмотрим эту проблему на примере терминологии управления. Чтобы показать, что такая проблема существует, приведём определение понятия управления из нормативного документа [8]. В нём управление определено как процесс выработки и осуществления управляющих воздействий. Слово процесс здесь избыточно, поскольку оба отглагольных существительных относятся к категории процессов (действий). А вот определяющее слово «управляющих» создаёт порочный круг в этом определении.
Любую деятельность можно выразить через выработку и осуществление воздействий субъекта на объект действия. Для того, чтобы разделить деятельность на виды, необходимо указать их цели. Но
слово «управляющие» в цитированном определении не поясняют цели. Таким образом, это определение не отвечает требованиям полноты (отсутствуют субъект и объект действия и преследуемая ими цель) и непротиворечивости (порочный круг). В силу своей неполноты это определение не имеет явных связей с другими понятиями документа [8].
Не отличается в лучшую сторону качество и современных нормативных документов. В нормативном документе [3] управление качеством определено как методы и виды деятельности стратегического и оперативного характера, используемые для выполнения требований к качеству. С точки зрения кто, кем, как и зачем управляет, в этом определении есть ответ только на последний вопрос (помечен жирным шрифтом). С натяжкой можно принять методы и виды деятельности за управляющие воздействия, хотя относить их одной категории понятий проблематично. Стратегический и оперативный характер не выделяет управление качеством среди других видов деятельности. Поэтому это предложение скорее является разъяснением, чем определением управления качеством.
В стандарте [1] понятие менеджмент качества определено как скоординированная деятельность по руководству и управлению организацией применительно к качеству. Руководство и управление осуществляются с помощью управляющих воздействий на объект управления и с этой точки зрения являются синонимами, словосочетание «применительно к качеству» вряд ли является расшифровкой цели. Поскольку менеджмент является разновидностью управления, это определение имеет порочный круг (определяемое определяется через себя).
Здесь следует отметить, что понятия управление качеством и менеджмент качества являются видовыми понятиями по отношению к понятию управление. Следовательно, в соответствии с системными требованиями их определения должны подразумевать родо-видовые связи между этими понятиями. Рассмотрим, как решить выявленные проблемы с помощью системного подхода.
1. Принципы систематизации понятий
Если систему базовых понятий предметной области принять за систему аксиом, то к ней применима вторая теорема Гёделя о неполноте: «Логическая полнота (или неполнота) любой системы аксиом не может быть доказана в рамках этой системы. Для ее доказательства или опровержения требуются дополнительные аксиомы». В качестве таковых по отношению к ПрО, рассматриваемой как система, относятся закономерности системологии. Поскольку центральным понятием системы является связность её элементов, необходимо различать типы связей между
понятиями. К ним относятся: атрибутивная связь (иметь свойство, иметь значение), связь-обобщение (вид-род), связь-присоединение (часть-агрегат) и ее частный случай часть-целое, связь-принадлежность (элемент-класс), связь-влияние (аргумент-функция). Разновидностями связи-влияния являются каузативная (причина-следствие), суммирующая, альтернативная и транзитивная связи [6].
Другой областью знания по отношению к ПрО, оформляемой в качестве текстового документа, является языкознание, правила которого применимы к этому документу.
Связующую роль в любом предложении играют валентности глагола [4]. Полную информацию о глаголе дают ответы на следующие шесть вопросов (6W): Who, What, Why, Where, When, How (буква W в конце слова). Ответы на первые два вопроса конкретизируют субъект и объект действия. Ответ на вопрос Why (Зачем? Почему?) объясняет цель действия. Ответ на вопрос How (Как?) поясняет сущность определяемого понятия (как устроено, как действует). Ответы на вопросы Where и When дают пространственно-временную характеристику действия, конкретизируя его во времени и в пространстве, что ёмко объясняется английскими словами time bond (ограниченное по времени) и place bond (ограниченное по месту нахождения). Заметим, что пространственно-временная характеристика действия является излишней для обобщающего понятия. Её использование влечёт переход определения в объяснение или инструкцию. Предъявим изложенные требования к определениям понятия управление и определяющим его понятиям.
2. Понятие «управление»
Требованиям системности отвечает определение управления, данное в [7]: выработка и осуществление воздействий одного объекта (субъекта управления) на другой объект (объект управления) с целью поддержания его равновесия или развития. Полнота этого определения объясняется наличием в нём ответов на вопросы: кто?, что?, зачем? и как?. Особого объяснения требуют цели управления (зачем?).
Согласно упомянутой выше второй теореме Гёделя (о неполноте) для объяснения целей управления привлечём первый закон Ньютона, который гласит: всякое тело находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения, пока воздействие со стороны других тел не выведет его из этого состояния. Но управляющее воздействие и требуется для того, чтобы вернуть тело в состояние покоя или равномерного прямолинейного движения (в частном случае), придав им смысл соответственно поддержания равновесия или улучшения функционирования (развития). Очевидно, что в отсутствие сторонних воздействий управление не требуется.
Равновесие (гомеостазис) объекта управления (ОбУ) определим через его состояние, при котором значения основных параметров остаются неизменными. Развитие ОбУ определим через его состояние, при котором значения основных параметров улучшаются в нужном направлении. Здесь важно отметить тот факт, что состояние равновесия или улучшения функционирования (развитие) характеризует свойства именно ОбУ, проявляется через его показатели. Иными словами, эти свойства и являются целевыми, а управление является, лишь, средством их реализации. Что же это за свойства?
Состояние равновесия характеризуется устойчивостью ОбУ, а улучшение функционирования резонно характеризовать настойчивостью в достижении цели. Ведь, развитие обязательно имеет некоторую цель или совокупность целей. Ни то, ни тем более, другое из этих понятий в сборнике [8] не поясняются. Рассмотрим эти понятия, исходя из их языковой природы.
3. Понятия «устойчивость» и «настойчивость»
Учитывая русскоязычное происхождение слов устойчивость и настойчивость, принадлежащих одному словообразовательному гнезду с корнем стой (см. рис. 1), прибегнем к их грамматическому разбору [10].
Помехоустойчивость Отказоустойчивость Катастрофоустойчивость
Рис. 1. Часть словообразовательного гнезда с корнем «стой»
Основной смысл глагола «стой» заключается в «нахождении в вертикальном положении, не двигаясь с места» [9]. Не двигаться с места следует трактовать как пребывание в покое (без изменений). Слово стойкость наиболее близко по смыслу слову стойкий (объект, долго сохраняющий свои свойства, не поддающийся разрушению). Именно в этом смысле понимается стойкость к физическим или химическим воздействиям, или, например, стойкость бойцов в бою. Содержащие корень «стой» слова устойчивость и настойчивость также характеризуют разные виды сохранения при наличии возмущений: устойчивость - свойств ОбУ, а настойчивость - цели субъекта управления.
Отглагольное существительное устойчивость образовано от глагола «устоять» с наиболее общим значением «не поддаться некоторому воздействию», т.е. сохранить свое состояние. Средством обеспечения устойчивости объекта является его сопротивляемость воздействиям. В этом смысле слово устойчивость определим, как свойство объекта выполнять свои функции в условиях возмущающих воздействий внутренней и внешней среды.
Отглагольное существительное настойчивость образовано от глагола «настоять» с наиболее общим значением «достичь поставленной цели». Несмотря на то, что глагол достичь характеризует движение некоторой сущности, к нему может быть применено значение неизменности в достижении цели в условиях препятствия этому движению.
4. Семантическая сеть основных понятий управления
Семантическая сеть основных понятий управления представлена на рис. 2.
Субъект
1
Кто?
Что? (Чем?).
-► Объект
1
Настойчивость м--Управляет--► Устойчивость
^ Зачем? | Зачем? Ц
Состояние
Параметр управляющий
Как?
Воздействие управляющее
Состояние
Параметр управляемый
Значение целевое
Значение фактическое
Уставка
N /
Отклонение от цели
Воздействие возмущающее
I ЛПР
Верхний уровень управления
"■М-
Среда
Рис. 2. Семантическая сеть основных понятий управления
Его верхняя часть отражает структуру определения понятия управление. Центральную роль в ней играет глагол «управляет» с рекомендуемой валентностью (числом вопросов) четыре. Два ответа на вопрос «зачем?» соответствует двум обобщённым целям управления, представленным косвенно через свойства объекта и субъекта управления. Равновесие объекта управления достигается через обеспечение его устойчивости, а залогом его развития является настойчивость субъекта в преодолении всех препятствий на пути к этой цели.
Между этими свойствами объекта и субъекта управления устойчивость и настойчивость и соответствующими им состояниями существует атрибутивная связь [6]. На рис. 2 она показана двойными стрелками. Состояние формализуется кортежом параметров. Поскольку кортеж параметров можно трактовать как класс упорядоченных элементов, каждый параметр связан с состоянием связью «элемент-класс». На рис. 2 этот вид связи обозначен тонкими стрелками. Параметры, характеризующие состояние объекта управления, называются управляемыми, а параметры, характеризующие состояние субъекта управления - управляющими.
Управляющему параметру внешний субъект управления задаёт целевое значение (уставку) [2]. В самоорганизующейся системе уставки вырабатываются верхним уровнем самой системы (см. рис. 2) [5]. В этом случае внешнее управление лицом, принимающим решение (ЛПР), переносится на более высокий уровень. Управляемый параметр объекта управления должен не выходить за пределы уставки. Причиной выхода за пределы уставки является возмущающее воздействие окружающей среды. Все виды воздействия, реализующие причинно-следственную связь, на рис. 2 представлены жирными стрелками.
В соответствии с теорией автоматического регулирования возникшее отклонение управляемого параметра от целевого значения передается по обратной связи на субъект управления. Информация об отклонении управляемого параметра изменяет состояние субъекта управления. Согласно известному закону управления вырабатывается соответствующее значение управляющего параметра. Это изменение в форме управляющего воздействия передается на объект управления с целью возвращения управляемого параметра к заданному значению.
5. Порождение видовых понятий
Разнобой и ошибки в определениях видовых понятий управления управление качеством и менеджмент качества связаны с тем, что они не имеют структуры определения управления. Между тем, как было отмечено во введении управление качеством и менеджмент качества являются видовыми понятиями управления с видовым отличием качество,
обозначающим сферу применения. Термины сферы применения и должны отражать особенности этой ПрО.
Для решения этой задачи примем определение управления за формулу, в которой существенные признаки играют роль лингвистических переменных, а термины сферы применения управления принимаются за значения этих переменных. Тогда задача формирования определения видового понятия сводится к означиванию лингвистических переменных. Оно выполняется подбором терминов, близких по смыслу каждой переменной.
Продемонстрируем формирование существенных признаков видового понятия на примере понятия управление качеством. В цитированном определении этого понятия отсутствуют субъект и объект управления. Для начала определимся с ОбУ. Пусть им является продукция предприятия. Тогда субъектом управления качеством должно быть назначено одно из его подразделений. Целевые признаки равновесие и развитие ОбУ из общего определения управления применительно к качеству интерпретируются соответственно в обеспечение и улучшение качества объектов управления (продукции предприятия). Именно эти цели конкретизируют требования к качеству. Управляющие воздействия предста-вимы совокупностью конкретных мероприятий, направленных на достижение поставленных целей.
Предлагаемый способ порождения видовых понятий обеспечивает системность и непротиворечивость их определений. Если принять определения всех базовых понятий ПрО за её аксиомы, то с помощью предложенных правил вывода видовых понятий итеративно можно определить все необходимые понятия ПрО.
Заключение
Любая предметная область характеризуется определённым видом деятельности (проектирование, производство, управление и пр.). Виды деятельности различаются своим назначением (целями) или, иначе, миссией субъекта деятельности. Следовательно, ключевым понятием любой ПрО является вид деятельности. В этой работе им является управление. Обобщённые цели управления определены на основе первого закона Ньютона о состоянии покоя или прямолинейного равномерного движения физического тела в отсутствие воздействий.
Качество терминологии определяется образностью её терминов и связностью обозначаемых ими понятий. Предложено обобщённое определение понятия управление. В его основу положены четыре валентности глагола «управлять». Они образуют структуру на множестве существенных признаков понятия управление.
Структура, объединяющая существенные признаки определения, кладётся в основу неоднородной семантической сети. Сеть итеративно расширяется за счёт существенных признаков входящих в неё понятий. Существенные признаки родового понятия принимаются за лингвистические переменные. Путём их означивания терминами соответствующей предметной области формируются существенные признаки видовых понятий управления.
Предложенный подход обеспечивает полноту определений ключевых понятий ПрО и связи понятий родственных ПрО через обобщённое определение управления.
Благодарности
Исследования, выполненные по данной тематике, проводились при финансовой поддержке грантов РФФИ № 17-01-00139 и № 19-08-00989.
Список литературы
1. ГОСТ ISO 9001-2011. Системы менеджмента качества. Требования.
2. ГОСТ 17703-72: Аппараты электрические коммутационные. Основные понятия. Термины и определения.
3. ИСО 8402-94. Управление качеством и обеспечение качества. Словарь.
4. Кацнельсон, С. Д. К понятию типов валентности // Вопросы языкознания. 1973. № 3. - С. 20-32.
5. Кузнецова, В.Л., Раков, М.А. Самоорганизация в технических системах. -Киев: Наукова думка. 1987. - 197 с.
6. Микони, С.В. Формализованный подход к установлению связи и роли понятий. Труды XXI Между народ-ной объединенной конференции «Интернет и современное общество, IMS-2018. СПб. 30.05-2.06.2018. Сборник научных статей. - СПб.: Университет ИТМО. 2018. - С. 77-86.
7. Микони, С.В. Формализация определений понятий как условие повышения качества содержательных моделей. Сборник докладов XX Международной конференции «Мягкие вычисления и измерения» SCM-2017. СПб. 24-26.05.2017. СПб.: СПбГЭТУ (ЛЭТИ), 2017. - С. 19-22.
8. Сборник рекомендуемых терминов. Теория управления. Терминология. Вып. 107. М.: Наука, 1988. - 54 с.
9. Словарь русского языка. В 4-х т. РАН, Ин-т лингвистических исследований. Под ред. А. П. Евгеньевой. 4-е изд., стер. М.: Рус. яз. Полиграф. ресурсы. 1999.
10. Современный толковый словарь русского языка. Под редакцией С.А. Кузнецова. - М.: Ридерс Дайджест, 2004. - 960 с.
