Informatikai rendszerek

A tanulási egység célja

A fejezet tanulmányozása után a hallgató

A fejezet feldolgozására fordítandó idő a gyakorlatok megoldásával és a kérdések megválaszolásával együtt: 5 óra.

Szakanyag

Az informatikai rendszerek egységbe foglalják - valamilyen cél érdekében – az informatikai eszközöket.

Az informatikai rendszerek története az ember őskorára nyúlik vissza. A kőkorszaki barlangrajzok talán informatikai rendszer szerepet is betöltöttek. Az újabb kutatások szerint a gazdasági élettel kapcsolatos információk rendszeres kezelésének szükséglete szülte az írást is. Az ókori könyvtárakban “index” jelöli az egyes “könyveket” (papirusz tekercseket) a könnyebb visszakereshetőség érdekében. A kereskedelemben korán kialakították a raktárkészlet és a forgalom nyilvántartására a könyvelési rendszereket. Az adónyilvántartás rendszere már a középkorban fejlett volt. Az információtárolás és feldolgozás fejlesztésével párhuzamosan fejlődtek az informatikai rendszerek is: a pénzügyi adatokat a bankok, a szövegeseket a könyvtárak, a társadalmi életről szóló adatokat a statisztikai hivatalok stb. kezelik. (De informatikai rendszer az iskolai osztálynapló is!) Minden társadalmi ill. technikai rendszerhez kapcsolódik informatikai rendszer, e nélkül lehetetlen a rendszerben végbemenő folyamatok célszerű irányát biztosítani.

Az informatikai rendszer feladata, hogy tájékoztasson a célrendszer múltbeli és jelenlegi (esetleg várható jövőbeni) állapotáról. A célrendszer állapota általában az időben változik, így gondoskodni kell arról, hogy a megváltozott adatokkal az adattárat (néha még a kezelő programokat is) módosítani lehessen (up to date). A modern informatikai rendszer hatékony működése érdekében előre ismerni kell, hogy

E szempontból az informatikai rendszer két fő része az adattár és a végrehajtó programok összessége.

A rendszer nemcsak adatokat tárol, hanem azokon műveleteket is végrehajt. A műveletek megszervezéséhez (algoritmizálásához) az adattár szerkezetét szigorúan rögzíteni kell. Az informatikai rendszer működéséhez meg kell határozni azokat a műveleteket, amelyekkel az adatokat tárolni, karbantartani, kezelni, meghatározott szempontok szerint rendezni, visszakeresni és értékelni lehet. E műveletek lehetnek manuálisak, automatizáltak és interaktívak.

Korábban az információk kezelésének minden lépése manuális volt. A részbeni automatizálás a mechanikus, majd az elektronikus eszközök segítségével vált lehetővé. A XX. század negyvenes éveinek végén már nyilvánvalóvá vált, hogy a számítások céljaira létrehozott számítógépekkel nemcsak a számokból, hanem a betűkből álló adatokat is feldolgozhatjuk. Hiszen a lyukkártyákon lyukak (vagy azok hiánya) jelölték az adatot (a szavakat is), vagyis már ismert volt a szövegek számjegyes kódolása. A hagyományos informatikai rendszerben a feldolgozást ember végzi kézzel vagy mechanikus, elektromechanikus, egyszerűbb elektronikus eszközökkel. Nagy adathalmazok esetén e rendszer működése nehézkes: az összesítések készítése, a bonyolultabb (sok szempontú) visszakeresések igen hosszú időt vesznek igénybe. Korunk technikája, a társadalom és az egyes szervezetek tevékenysége egyre több információt igényel, és egyre több információt termel. Az információáradat szükségessé, a korszerű elektronika elterjedése pedig lehetővé tette az informatikai rendszerek széles körű és teljes automatizálását. Az automatizált program emberi beavatkozás nélkül, előre meghatározott és rögzített algoritmus szerint végzi munkáját. Az interaktív rész dialógus formájában teremt kapcsolatot a felhasználóval, és a kérdésekre adott válaszoktól függően hajtja végre a műveleteket. Az automatizálás kiterjed:

Ma már az egész világot átfogó informatikai rendszerek működnek.

Az informatikai rendszerek működtetésének egyik leghosszabb és legfáradtságosabb szakasza az adatbevitel. Gondoljunk pl. arra, hogy milyen nagyszerűen lehet egy szövegszerkesztővel dolgozni, de milyen hosszadalmas munka a szerkesztendő szöveg beírása; vagy: milyen segítséget nyújt egy áruház vagy egy gyár számára a raktár nyilvántartó vagy egy könyvtár számára a könyvtári számítógép-rendszer, de mekkora munka szükséges az alapadatok bevitelére. Ehhez is segítséget nyújt a modern technika:

Példák

A következőkben néhány informatikai rendszer rövid leírásával azt akarjuk szemléltetni, hogy az informatika köre milyen széles területre terjed ki. Felöleli a

információkkal kapcsolatos szerzési, tárolási, továbbítási, feldolgozási és felhasználási rendszereket.

Informatika a termelésben

A modern irányítástechnika elképzelhetetlen számítógépek nélkül. A számítógépes folyamatirányítás az irányítás legkorszerűbb változata. A számítógép érzékelők segítségével információt gyűjt a folyamatról, azokat a megadott algoritmus szerint értékeli, megadja a rendelkező jelet és azt a végrehajtó szervhez továbbítja. A szabályozott folyamat, a számítógép és az ember kapcsolatát tekintve megkülönböztetünk közvetett (ún. off-line) és közvetlen (on-line) számítógépes folyamatirányítást. Közvetett számítógépes folyamatirányításnál a mérési eredményt a kezelőszemélyzet táplálja a számítógépbe, és a kezelőszemélyzet hajtja végre a folyamaton a számítógép által közölt beavatkozást.

Az on-line folyamatirányításnál a mérőeszközök és a beavatkozó szervek közvetlenül össze vannak kötve a számítógéppel, így nemcsak az adatok gyűjtése, az adatbevitel automatikus, hanem - a számítógép döntése alapján - a folyamat módosítása is. A számítógépes folyamatirányítás alkalmazásának néhány területe: űrhajózás, metró, kőolaj-feldolgozás, kohászat, cementgyártás, laboratóriumi és egészségügyi vizsgálatok, rugalmas gyártórendszerek (FMS), atomerőművek, robotpilóta. (Részletesebben lásd: Irányítási rendszer)

A robotpilóta jól szemlélteti a számítógépes irányítás legfontosabb elemeit. Nyilván szükséges valami (itt repülőgép), amit irányítani kell; beavatkozó eszközök (itt a kormánylapátok) amivel irányítanak (módosítják a repülőgép irányát); az előírt cél (itt az útvonal), ami szerint irányítanak és - végül - olyan mérő-, ill. jelzőeszközök, amelyek a cél szerinti iránytól való eltérésről és a külső zavaró hatásokról (pl. széllökések) információt adnak. Az eszközök interfészen keresztül kapcsolódnak a fedélzeti számítógéphez, amely feldolgozza az információkat és kiadja az utasításokat a beavatkozó eszközöknek.

A tervezési munka gépesítése.

Az elmúlt évszázadokban egyre rohamosabban fejlődött az ipari termelés. Az egy munkás által előállított termékek mennyisége sokszorosára nőtt. A tervezés azonban igencsak elmaradt e mögött. Már ezrével ontották az autógyári szerelőszalagok a gépkocsikat, de a mérnökök és rajzolók még mindig egyenként rajzolták (és húzták ki tussal) a terveket - egészen addig, amíg a nagyteljesítményűszámítógépek lehetővé nem tették a tervezési munka gépesítését is. Persze maga a tervezés nem gépesíthető! Az új gyártmányok terve mindig az emberi ötletek, a találékonyság, a képzelőerő terméke marad. De gépesíthető mindaz, ami ahhoz kell, hogy e gondolatok papírra kerüljenek. Ezzel a tervező felszabadul a fáradságos, egyhangú munka alól és a valóban alkotó tevékenységre összpontosíthatja figyelmét, így a termék rendeltetését, megjelenési formáját, működését, legfontosabb adatait határozza meg, esetleg több változatban. Ezt is támogatja a számítógép, amelynek képernyőjén a termék képe tetszés szerinti irányból megtekinthető, forgatható, megmutatható, hogyan illeszkedik majdani környezetébe, változtatható a színezés stb. Pl. egy új autópálya tervezésekor a tervező “végigjárhatja” az útvonalat, megfigyelheti a kanyarokat, a jelzőtáblákat, a táj képét. Hasonlóan egy ház terve kívülről-belülről ellenőrizhető: menynyire van összhangban a környező épületekkel, milyen az egyes szobák elhelyezkedése, mennyire egyszerű vagy nehézkes egyes helyiségek elérése.

CAD (ang. Computer Aided Design = számítógéppel segített tervezés) azon módszerek és eszközök összessége, amelyekkel egy termék teljes műszaki terve elkészíthető a megvalósítási lehetőségek (a gyártástechnológiai előírások) részletes leírásával (újabban a gépek és robotokvezérlő programjaival)együtt. A tervező több nagyteljesítményű számítógépsegítségével (amelyek általában két, grafikus ill. alfanumerikus karaktereket megjelenítő, lehetőleg színes képernyővel rendelkeznek), ún. párbeszédes üzemmódban (interaktív kommunikáció) tervezi meg az elképzelt technikai rendszert. Az egyes elemekből összerakott részrendszereket, ill. az azokból összerakott rendszert (szilárdsági, gazdaságossági, esztétikai, technológiai stb. szempontok szerint) azonnal ellenőrizni, és szükség szerint módosítani lehet. Az eredményeket rajzgép és nyomtató rögzíti. A CAD adatbankja tartalmazza a tervezési előírásokat, a méretezéshez szükséges összefüggéseket, a felhasznált anyagok tulajdonságainak jellemzőit, a gyártáshoz felhasználható szabványoselemek adatait (műszaki rajzát is), a költségtényezőket stb. A tervezés a termék rendeltetésének pontos meghatározásával kezdődik, ami az összes (méretre, súlyra, megjelenésre, teljesítményre, megbízhatóságra, költségre stb. vonatkozó) előírást tartalmazza. Ennek alapján a tervezés elsődlegesen a termék geometriai alakjának meghatározására irányul, de magában foglalja az anyagok kiválasztását és a gyártás, szerelés koncepcióját is. A tervezés három lépése:

1) Az elvi tervezés a termék rendeltetését, megjelenését, működését, legfontosabb adatait határozza meg, esetleg több változatban. E tevékenységet a számítógép grafikus rendszere hatékonyan támogatja, mivel a képernyőn a termék képe tetszés szerinti vetületben, nézetben, színben, esetleg mozgatva is megjeleníthető. Az elvi terv üzleti döntések alapját képezi.
2) A műszaki tervezés az elvi tervre (tervjavaslatra) támaszkodva meghatározza a termék véglegesnek szánt szerkezetét, részrendszerekre és alkatrészekre való bontását, ezek geometriai alakjának, felületi kiképzésének vázlatos rajzát és leírását, az alkatrészlistát és az anyagszükségletet.
3) A részlettervezés megadja az összes alkatrész listáját, ezek pontos rajzait (részletrajzok), és az összeállítási rajzot. A hagyományos, vagy átmeneti CAD rendszerekben ezek valóságos listák és rajzok, fejlettebb rendszerekben adathordozón tárolt számítógépi utasítássorozatok a rugalmas gyártórendszer számára (megmunkálási és szerelési programok).
A CAD következő lépése a tervelemzés, amely matematikai modellezési eljárások segítségével megvizsgálja a termék várható működési tulajdonságait, környezeti hatásokra való reagálását, várható élettartamát. A CAD utolsó lépése a tervelemzés és vizsgálatok alapján a terv módosítása, a szükségesnek ítélt változtatások átvezetése a rajzokra, listákra stb. Ezt és a teljes számítógépes tervezés folyamatát egy jól szervezett ügyviteli rendszer támogatja. A CAD legnagyobb előnye, hogy gyors, hatékony tervezést, a piaci követelményekhez, divathoz, versenyhez való rugalmas alkalmazkodást tesz lehetővé.

Informatika az oktatásban

A számítógép tanulási-tanítási folyamatban való alkalmazása kétféle lehet:

Míg az előbbinél a számítógép csupán távolról szervezi a tanulást (off-line), addig az utóbbinál a tanuló a tanulás során közvetlen kapcsolatban áll a számítógéppel (on-line).

CMI (Computer Managed Instruction = számítógéppel szervezett oktatás)

Ebben a rendszerben a számítógép nincsen közvetlen kapcsolatban a tanulóval (off-line), nem tanít, csak szervezi, vezérli a tanulási-tanítási folyamatot.

Az ilyen rendszer jól alkalmazható pl. a levelező- és távoktatásban. Egy-egy központi felmérés után a tanuló számára az értékelést a gép standard mondatokból álló üzenet formájában kinyomtatja. Az oktatási intézmény feladata csupán az üzenet postázása.

CAE (Computer Assisted Education = számítógéppel segített oktatás) számítógépesmódszerek és eszközök összessége, amelyek nagymértékben növelik az oktatás, a tanítás és tanulás hatékonyságát. Olyan rendszer, amelynél a tanuló közvetlenül a számítógép előtt ülve kap és old meg - modulonként - feladatokat. Fejlettebb változatnál a tanulói gép egy olyan lokális számítógép-hálózatnak egy pontja, amelyben az irányító-ellenőrző a tanár (az előtte lévő gép segítségével). Ilyen rendszerben végezhetünk számításokat, bemutathatunk folyamatokat, mégpedig úgy, hogy a tanuló maga is változtathatja a folyamat lefutását befolyásoló paramétereket. A CAE körébe tartozik a tanuláshoz, tanításhoz szükséges adatok tárolása és előhívása (oktatási adatbank). A CAE lehetővé teszi a tanulók tudásszintjének vizsgálatát is. A CAE elsősorban olyan ismeretek “besulykolására” alkalmas, amelyekhez nem kell tanár.

CBT (ang. Computer Based Training = számítógépre alapozott gyakorlás) a számítógéppel segített oktatás egyik, elsősorban a szakképzésben v. átképzésben használatos formája. Bizonyos rutinismeretek, jártasságok begyakoroltatására szolgál, megfelelően kapcsolt szemléltető- ill. mechatronikai eszközökkel (pl. szimulátor).

A könyvtár, mint informatikai rendszer.

Ma már a könyvtárakban is számítógép segíti az adatfeldolgozást. A számítógépek alkalmazása előtt perem-lyukkártyák segítségével végeztek mindenfajta adatműveletet. Minden könyvről egy kártyát készítettek, és a szélét bizonyos pozíciók szerint U-alakú lyukasztással látták el. Ha valamilyen szempont szerint kerestek egy könyvet, több kártyát összefogtak és egy hosszú tűt dugtak a lyukakon keresztül, majd a tűvel a kártyákat felemelték, kiestek azok a kartonok amelyeken lyuk volt, s amelyeken nem, azokat a tű megtartotta. A kiesett kártyák tartalmazták a keresett könyvek adatait. Ha több szempont szerint akartak keresni egy bizonyos könyvet, akkor több tűt kellet használni. Ily módon egy művelettel megtalálható a keresett könyv. Ez a módszer jól működik néhány ezer könyv esetében, de mire mennénk az USA kongresszusi könyvtárának több millió kötetével?! Ezért is jobb az adatfeldolgozást a számítógépre bízni. Természetesen a számítógépek minden, számunkra értelmes adat feldolgozására képesek, így adatfeldolgozó-gépnek is nevezhetjük.
 
 

Önellenőrző kérdések

Összefoglaló

Az informatikai rendszerek egységbe foglalják - valamilyen cél érdekében – az informatikai eszközöket. Az informatikai rendszer feladata, hogy tájékoztasson a célrendszer múltbeli és jelenlegi (esetleg várható jövőbeni) állapotáról. Minden társadalmi ill. technikai rendszerhez kapcsolódik informatikai rendszer, e nélkül lehetetlen a rendszerben végbemenő folyamatok célszerű irányát biztosítani. Az információtárolás és feldolgozás fejlesztésével párhuzamosan fejlődtek az informatikai rendszerek is.

A modern informatikai rendszer hatékony működése érdekében előre ismerni kell, hogy milyen információkra mikor van szükség; mi lesz az információforrás; milyen lesz az információtovábbítás, hogyan védhető az információ a zajtól, ki gondoskodik az adatok fogadásáról, milyen lesz az információtárolás, milyen műveleteket kell az adatokkal elvégezni.

Korábban az információk kezelésének minden lépése manuális volt. Korunk technikája, a társadalom és az egyes szervezetek tevékenysége egyre több információt igényel, és egyre több információt termel. Az információáradat szükségessé, a korszerű elektronika elterjedése pedig lehetővé tette az informatikai rendszerek széles körű és teljes automatizálását.

Ajánlott irodalom

Szücs Ervin: A számítógép tegnaptól holnapig. Műszaki, Budapest.

Szücs Ervin: Rendszer és modell, Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest, 1996.
 
 

Irányítási rendszer

Az informatika egyik fontos területe a termelési folyamatok irányítása. Ezért – az eddigiekben tárgyaltak egyes részeinek ismétlését is megengedve – külön foglalkozunk az irányítási rendszerekkel.

Irányításnak nevezzük azokat a műveleteket, amelyekkel valamely folyamatot elindítunk, fenntartunk, megváltoztatunk vagy megállítunk.

Az irányítás lényege: a szerzett információk alapján döntés egy rendszerben végbemenő folyamat további sorsáról, beavatkozás a rendszer működésébe és az eredmény ellenőrzése. (A gépek és az élő szervezetek irányításának és kommunikációjának általános elméletét (vagy inkább szemléletét Norbert Wiener 1948-ban bevezetett megnevezése alapján kibernetikának hívjuk.) A természeti rendszerek spontán folyamataival ellentétben a technikai rendszerekben az entrópiának nem szabad növekednie. Ez csak úgy érhető el, hogy a rendszer működéséhez külső energiát és anyagot használunk fel, és gondoskodunk az állandó - végső soron - emberi irányításról. (Ennek hiányában vagy hosszabb idejű kimaradásakor a technikai rendszer “megszalad”, az irányítatlan folyamat az entrópia-növekedés, a rendezetlenség, a széthullás irányába viszi a rendszert.) Hosszú évezredeken keresztül az irányítás minden funkcióját közvetlenül az ember látta el. A rendszer irányítása gyakran monoton, egyhangú, de mindig nagy figyelmet és pontosságot igénylő tevékenység. Érthető, hogy az ember a technikai fejlesztés során nemcsak a természeti energiaforrások felhasználására (az emberi izomerő helyettesítésére) törekedett, hanem a munkavégzés ill. irányítás monotonitásának kiváltására is.(Megjegyzés!)

Az ókori mondák világa több példával is szolgál különféle tevékenységek automatizálására. (A görög eredetű automata szó is az önmagától való működésre utal.)Az első csapdák a kalapácsot vagy fújtatót mozgató bütykös tengelyek, majd az ezekből kifejlesztett vezérlő dobok, majd vezérlő hengerek - a maguk bináris utasításaival - már közvetlen elődjei a vezérlés gépesítésének.

A vezérlő hengerrel már vezérelni lehet nemcsak munkaeszközöket, hanem harangokat, bonyolult játék automatákat is. (A középkorból ránk maradt babák és zenélő órák ma is csodálattal töltenek el bennünket.)

Zseniális az az ötlet is, amely végül is a 19. században elvezetett a szövőgépvezérlő ún. Jacquard-kártyákig. (Az ötlet lényege: olyan nagyszámú fel-le parancsot kellett rögzíteni, amelyhez már alkalmatlanul nagy átmérőjű hengerre lett volna szükség; ezért “lefejtették” a hengerről a felületet, és végtelenített szalagon rögzítették az utasításoknak megfelelő lyukakat. Ezt a formát használták fel lyukszalagként később információ-feldolgozási célokra.)

A számítások, az információ-feldolgozás és a vezérlés gépesítésében közös, hogy a végrehajtandó műveleteket mindegyiknél szigorúan ismétlődő sorrendben kell (lehet) megadni; így ezek mindegyike algoritmizálható. 
 

Az irányítási rendszer sémája

Irányítási rendszerre van szükség gyakorlatilag minden társadalmi tevékenységnél. A magára hagyott folyamatok ugyanis eltér(het)nek a kitűzött iránytól, a célszerű működéstől.

Az irányítás általában a környezet, a rendszer és a kimenet információi alapján avatkozik be a folyamatba. Ennek során módosíthatja

A teljes irányítási rendszer sokszoros, bonyolult vezérlési és: szabályozási folyamatokból tevődik össze, de. bármily bonyolult is, részei és egésze viszonylag egyszerű módon modellezhető.

Minden irányítási rendszernek az a célja, hogy az irányított folyamat v jellemzőjének értékét előírt szinten (ill. annak közelében) tartsa. Ehhez valamilyen módon (a beavatkozó szerven keresztül) befolyásolnia kell a rendszer bemenő jellemzőjének értékét.

Az irányítás három fő típusa:

A legegyszerűbb a programirányítás, amely “tiszta vezérlés”. A programmal egy megadott időfüggvény szerint változtathatjuk a bemeneti u(t) jellemző(ke)t, feltételezve, hogy semmilyen zavar sem lép fel és ennek megfelelően a kimeneten a várt v(t) értéke(ke)t kapjuk. Ilyen irányítás van pl. egy első generációs robotnál vagy CNC szerszámgépnél.
 

Programirányítás
T - irányított rendszer, u(t) - bemenő,
v(t) - kimenő jellemző,
B - beavatkozó szerv, b - beavatkozó jel

A zavarfigyeléses irányítás a környezeti jellemzőket is figyelembe veszi és azok lényeges változásakor módosítja a bemeneti jellemzők értékét. Ilyen irányítás van pl. a távfűtésnél (a külső hőmérséklet függvényében változtatják a fűtési energiaáramot).
 

Zavarfigyelés

A szabályozás az irányítás olyan módja, amely közvetlen visszajelzést kap a rendszer kimenetéről; az ottani értékeket összehasonítja az előzetesen rögzített előírt ŵ(t) értékekkel és az eltérés

d = v(t) - ŵ(t)

nagyságától függően módosítja a bemeneti jellemzőt. A cél a d eltérés abszolút értékének csökkentése, vagyis a kimenő jellemző tényleges értékének az előírt érték közelében tartása.
 

Szabályozás
Z - zavarás, m - a kimenő jellemző mért értéke,
ŵ(t) - a kimenő jellemző előírt értéke (ellenőrző jel),
M - mérő-átalakító

A gyakorlatban e három módszer-kombinációját használjuk.

Az irányított rendszereknél általában mind a bemenetet, mind a kimenetet több fizikai mennyiséggel jellemezhetjük. Ilyenkor többváltozós rendszerekről beszélünk. A vezérlés nyitott hatásláncú. Itt a beavatkozó jel független a kimenő jellemző mért értékétől, pontosabban a vezérlési programot korábbi információk, mérési adatok alapján úgy állapítják meg, hogy a lehetőség szerint a kimenő jellemző értéke az előírt követelménytartományba essék.

A rendszereket mindig érik zavaró hatások. Zavaró hatásnak azokat a környezeti hatásokat nevezzük, amelyek véletlenszerűen változnak, pillanatnyi nagyságukat előre nem tudjuk meghatározni. Ezen zavaró (információtechnikában zajnak is nevezett) hatások miatt a kimenő jellemző értéke kisebb-nagyobb mértékben eltér az előírt értéktől. A zavarfigyelés ezt az eltérést igyekszik csökkenteni, de még mindig nyitott hatáslánccal.

Minden esetben, amikor a kimenő jellemző valamilyen módon hatással van a bemenő jellemzőre, visszacsatolásról beszélünk. Attól függően, hogy ez a visszacsatolás milyen hatással van a kimenő jellemző időbeli változására, beszélhetünk pozitív vagy negatív visszacsatolásról. Technikai rendszerekről lévén szó, annak célszerűségéből következik, hogy minden rendszer működéséhez hozzárendelünk valamilyen ŵ(t) időfüggvényt, amely megadja, hogy a v(t) kimenő jellemzőknek melyek a célszerű értékei. Ezeket nevezzük előírt értékeknek. Különbségük abszolút értékének differenciálhányadosa előjelétől függ a visszacsatolás típusa.

Pozitív a visszacsatolás akkor, ha (az idő függvényében) a kimenő jellemző tényleges értéke és előírt értéke különbségének abszolút értéke növekszik, a tényleges érték az előírt értéktől távolodik:

Negatív a visszacsatolás, ha a különbség abszolút értéke csökken, a tényleges érték az előírt értékhez közeledik:

Miután a szabályozásnak az a feladata, hogy a rendszert a külső zavarások ellenére az előírt értéken (ill. annak közelében) tartsa, nyilvánvaló, hogy minden szabályozás negatív visszacsatolás.

Az irányítási rendszereknél rendkívül fontos megkülönböztetnünk az alapfolyamatot és a jelfolyamatot. A kettő összekeverése fogalomzavarhoz vezethet. Az alapfolyamat azon extenzív mennyiségek áramával jellemezhető, amelyeket a rendszer felhasznál ill. átalakít. A visszacsatolás nem ezen jellemzők, hanem ezen jellemzők mérése során (a mérő-átalakítóból) kapott jel visszajuttatását jelenti a bemenetre. A. visszacsatolt jel megfelelő módosítása után, értekétől függően alakítjuk ki azt a beavatkozó jelet, amely az alapfolyamat bemenő jellemzőinek értékeit módosítja. Az irányított rendszer az u bemenő jellemzőket T transzformációval alakítja át v kimenő jellemzőkké. Az irányító rendszer a v mért m jeléből transzformálja az r rendelkező jelet. Az S szabályozó rendszer feladata azonban nem egyszerűen a mért jel átvitele az r rendelkező jellé, hanem olyan jel előállítása, amely a negatív visszacsatolás követelményeit teljesíti. Ehhez még egy jelre szükség van: az előírt érték jelére. A szabályozó ezt az alapjelet hasonlítja össze a mért értékkel (az ellenőrző jellel) és ennek alapján dönt, hogy milyen legyen a rendelkező jel. A rendelkező jelből erősítőn keresztül végrehajtó jel lesz, amelynek hatására a végrehajtó szerv előállítja a beavatkozó jelet.
 

A szabályozási kör részei
h - hibajel, r - rendelkező jel, v - végrehajtó jel,
ŵ(t) - a kimenő jellemző előírt értéke (ellenőrző jel),
H - összehasonlító, D - döntést hozó,
E - erősítő, V - végrehajtó szerv

 
 
 
 

A technikai rendszer tehát mindenekelőtt két alrendszerre bontható. Az egyik az alapfolyamatot ellátó (az általános értelemben vett “gyártási”) rendszer (továbbiakban: alaprendszer), a másik az irányító rendszer. Az irányító rendszerhez tartozik az információs alrendszer, amelynek tárgyrendszere az alaprendszer.

Az ábrán látható az alap- és az irányítási rendszer szerkezete és egymással való kapcsolata. Külön jelöltük a belső ún. céladó rendszert, amely az előzetes és aktuális információk alapján az egész rendszer célszerű működésének követelményeit adja meg. Az alaprendszer részrendszerei az egyes funkcionális egységek.

Az irányított rendszer legfontosabb funkcionális jellemzői tehát:

1. Eszközök
2. Munkaerő
3. Anyagok
4. Energia
5. Kapacitás
6. Költségek
7. Veszteségek
8. Veszélytényezők
Hiba lenne azonban ezeket a jellemzőket csak a közvetlen állapotváltoztatási műveletekre (a szigorúan vett termelésre) vonatkoztatni. A termelési folyamathoz az időbeli tárolás és a térbeli szállítás is hozzá tartozik, amelynek jellemzésére ugyanezeket a tényezőket kell felhasználnunk. Csak éppen a funkcionális egységek az előbbinél pl. a raktár, utóbbinál a szállítóeszközök. De ugyanilyen jellemzőket vehetünk figyelembe a közlekedés, a kereskedelem, az információtechnika vagy a szolgáltatás rendszereinél is. Az irányítási rendszer ezen funkcionális jellemzőkről kapott információk alapján és rajtuk keresztül tud beavatkozni a folyamatba. A rendszerek komplexitásából következik, hogy az egyes jellemzők előírt értéktől való eltérését nem (feltétlenül) ugyanazon jellemzőn végzett beavatkozással kell csökkenteni. Egy gépkocsi eltérését a menetiránytól esetenként nem a kormány, hanem a gázpedál segítségével lehet megszüntetni. Egy üzem energia-felhasználásának hirtelen megugrását az eszközök, a munkaerő, az anyagfajta vagy a veszteségek oldalán beavatkozva lehet megszüntetni. Az irányítás tehát mindig sokparaméteres, szimultán megoldandó feladat (gyakran: probléma).
 
Az irányítás részrendszerei
CR - céladó rendszer, IR - irányító rendszer,
AR - alaprendszer (irányított rendszer)