Учебное пособие ТОАУ ч.1 (1021726), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Варианты облика новой системы формируется на основе анализа общей цели создания системы, изучения общественных потребностей, которые должны быть удовлетворены, предполагаемого объема удовлетворения этих потребностей, изучения состояния и перспектив развития аналогичных отечественных и зарубежных систем.

Процесс формирования каждого варианта облика новой системы может быть описан концептуальной и математической моделями.

Рассмотрим порядок построения концептуальной модели варианта: облика новой системы управления.

При построении концептуальной модели можно выделить несколько этапов.

На первом этапе определяется уровень детализации концептуальной модели варианта системы.

Модель системы представляется в виде совокупности подсистем (элементов). В эту совокупность включаются все подсистемы (элементы), обеспечивающие сохранение целостности системы. Исключение же каких-либо элементов не должно приводить к потере основных свойств системы при выполнении ею функций по предназначению.

С другой стороны, каждая подсистема состоит из совокупности элементов, которые, в свою очередь, могут быть расчленены на элементы. С учетом вышесказанного проблема выбора уровня детализации может быть решена путем построения иерархической последовательности моделей, где система представляется семейством моделей, каждая из которых отражает ее поведение на различных уровнях детализации. На каждом уровне, безусловно, существуют характерные особенности системы, принципы и зависимости, определяющие ее поведение.

Выбор уровня детализации зависит от целей моделирования и степени предварительного знания свойств элементов.

Обычно в модель включают элементы одного уровня детализации, но может возникнуть необходимость в построении модели из элементов разных уровней.

На втором этапе построения концептуальной модели осуществляется ее локализация (установление границ взаимодействия с сверхсистемой) путем представления внешней среды в виде генераторов внешних воздействий, причем эти генераторы включаются в состав системы в качестве ее элементов. Приемники же воздействия системы на среду и (или) другую систему в модель обычно не включаются, полагая при этом, что результаты функционирования системы внешняя среда (другая система) принимает полностью и без задержек.

На третьем этапе завершается построение структуры модели с указанием связей между составляющими ее элементами. Связи могут быть подразделены на вещественные и информационные.

В системах управления информационные связи имеют первостепенное значение. Причем прежде всего следует выделить функционально необходимые внутренние связи, которые обуславливают целостность модели и обеспечивают ее адекватность системе.

Каждый формируемый вариант облика системы включает различные виды описаний: структурное (морфологическое), функциональное, информационное и параметрическое.

Структурное описание включает описание структуры и видов обеспечения системы управления, назначения, состава и размещения ее элементов.

Функциональное описание включает решаемые системой функции, задачи, порядок функционирования системы.

Информационное описание включает описание входной и выходной информации; потоков информации, циркулирующей в системе, способов представления и передачи.

Параметрическое описание включает перечень количественных показателей (параметров), характеризующих отдельные свойства системы, которые необходимо обеспечить в процессе ее создания.

Требования к показателям в виде различных ограничений формируются в процессе оценки эффективности каждого исследуемого варианта облика системы и уточняются в ходе ее разработки.

На четвертом этапе определяются управляемые характеристики, т. е. в модель должны войти те параметры (показатели) системы, допускающие варьирование своих значений в процессе моделирования, которые обеспечат нахождение интересующих разработчика моделей характеристик при конкретных внешних воздействиях на заданном временном интервале функционирования системы. Остальные параметры необходимо, по возможности, исключить из модели естественно без ущерба для ее адекватности, а при необходимости ввести их в ограничения. Желательно, чтобы в концептуальной модели были конкретизированы все решающие правила или алгоритмы управления элементами и (или) процессами модели, которые отражают статику системы.

На пятом этапе описывается динамика системы. Полученную ранее модель необходимо дополнить описанием функционирования системы. Следует отметить, что в сложных системах зачастую протекает несколько процессов одновременно. Каждый процесс представляет собой определенную последовательность отдельных элементарных операций, часть из которых может выполняться параллельно разными элементами (ресурсами) системы.

Приведение описаний варианта облика системы во взаимное соответствие

Приведение описаний варианта облика системы во взаимное соответствие

включает:

• сопоставление описаний (структурного, функционального, информационного, параметрического);

• приведение названных описаний во взаимное соответствие;

• объединение названных описаний.

Дадим краткую характеристику описаний.

Сопоставление описаний. Выполнение требований информационного описания обеспечивается морфологически (структурно) и функционально. Сначала. решается вопрос о совместимости информационного описания. Функциональное описание может быть недостаточным для охвата блоков или процессов структурного описания, и тогда его нужно дополнить (в частности, путем проведения новых исследований).

Все блоки структурного описания должны быть охвачены функциональным описанием и даны способы и формулы для вычисления всех выходных и промежуточных параметров.

Далее требуется выяснить, в какой мере информационное описание обеспечено функционально и морфологически.

Часть результатов, которые можно рассматривать как требования, окажутся нереализуемыми морфологически либо потребуют разработки новых элементов (подсистем). На основании морфологического и функционального описания вычисляются (без требования совместимости) наиболее близкие из достижимых параметров, входящих в параметрическое описание. Здесь может быть два случая: 1) требуемые значения параметров недостижимы; 2) требуемые значения параметров достижимы порознь, но несовместимы. В первом случае необходимо выдвижение идей, перестройка морфологии или

функциональных возможностей, во втором - конструктивная перестройка.

Приведение описаний во взаимное соответствие. Выдвижение идей или ассоциативный поиск для эффективной замены элементов морфологического описания производится на основании функциональных свойств системы. Для этого необходимо выявить коренное противоречие, препятствующее достижению положительного результата. Функциональная недостаточность является исходным толчком для обнаружения коренного противоречия. Выявление сущности противоречия требует анализа морфологических и информационных свойств системы. Устранение противоречия путем компромисса, чтобы общее их сочетание было удовлетворительным - редко бывает перспективным. Расширение диапазона применения может приводить к непримиримому противоречию. В этом случае требуются новые идеи, т. е. включение в систему подсистем или элементов с принципиально новыми свойствами, радикальная перестройка структуры и связей создания новых процессов и т. д. Этап является многошаговым и заканчивается новым описанием системы.

Объединение описаний. Составление единого описания, охватывающего морфологические, функциональные, информационные свойства и параметры в полном объеме.

Оценка эффективности вариантов и принятия решения о выборе облика новой системы

Решение данной задачи включает:

• определение значений выбранных показателей эффективности каждого исследуемого варианта облика создаваемой системы;

• сравнительную оценку эффективности, которая производится в соответствии с заданным правилом предпочтений и установленным критерием;

  • принятие решения о выборе наилучшего варианта облика системы.

После выбора окончательного варианта облика системы уточняется критерий эффективности системы, формируется исходный вариант значений показателей системы управления и производится повторная процедура синтеза системы, которая приобретает каждый раз все большую определенность.

Разработка требований к системе управления

Для искусственных систем организационного или эрготического (человеко-машинного) типа четко сформулировать цель очень сложно, поэтому она вырабатывается в виде количественно-качественных требований к существенным свойствам системы, определяющим ситуацию или область ситуации в n-мерном пространстве, которая должна быть достигнута при функционировании системы (величина п обуславливается количеством выделенных существенных свойств объекта).

Требования формируются в виде показателей (количественные) и характеристик (качественные). Как правило, требования задаются в виде ограничения на допустимые пределы значений показателей.

Разработка требований производится в процессе решения всех перечисленных выше задач. Общие требования к системе управления документально оформляются, а затем уточняется отдельные требования к ее элементам, включая элементы, выделяемые при морфологическом (структурном), функциональном, информационном и параметрическом описании системы.

Разработка программ реализации требований к системе управления

Обычно, программа или план реализации требований включает:

• перечень целей и задач (заданий) исполнителям (ответственным за создание системы управления развернутых во времени, взаимосвязанных по отношению к общей цели· создания новой системы и сбалансированных. по отношению к общей цели создания новой системы и сбалансированных по ресурсам);

• график (порядок) обеспечения исполнителей ресурсами (информационными, материальными; энергетическими и др.). Сбалансированность по ресурсам означает, что не даются задачи, не обеспеченные ресурсами, и что произведено рациональное распределение ограниченных ресурсов между всеми исполнителями.

Реализация разработанных требований к системе управления

Целью задачи является реализация разработанных требований к системе управления в заданные сроки в соответствии с Разработанной программой. Процесс непосредственного создания новой системы управления очень сложный.

Рассмотрим этапы реализации разработанных требований к человеко-машинной (эргатической) системе управления. Условно можно выделить следующие этапы реализации разработанных требований:

• моделирование (математическое, физическое, сценарное) подсистем и систем в целом;

• макетирование системы;

• проектирование системы;

• конструирование системы;

• изготовление системы;

• испытание системы;

• оценка путей модернизации;

• возвращение к анализу замысла создания системы и перспектив его развития в связи с созданием новой системы.

Кратко охарактеризуем названные этапы.

Моделирование подсистем и системы в целом. На этом этапе концептуальное описание системы реализуется с помощью математической модели.

Целью моделирования является проверка разных аспектов функционирования системы, ее устойчивость по отношению к внешним факторам и оценка эффективности (по функциональному и физическому критерию) ее функционирования в различных условиях работы. Отработка модели включает создание всего оценочного аппарата. Моделирование позволяет повысить эффективность системы (по физическому критерию) путем дополнительного изменения ее морфологии и функциональных свойств. На основании результатов моделирования делается вывод о переходе к следующему этапу разработки или уточнению требований.

Макетирование системы. Главная задача макетирования состоит в отработке устройств, основанных на новых идеях.

Различают полное и частичное макетирование. Частичное макетирование применяется в тех случаях, когда основные подсистемы ясны и требуется уточнить отдельные блоки и подсистемы. Результаты частичного макетирования используются для повторного моделирования системы и дополнительной ее отработки на основании новых данных. Полное макетирование основных и вспомогательных подсистем применяется при разработке новых систем.

Этап макетирования является решающим и завершающим для творческой части разработки; далее начинается технологическая часть.

Проектирование системы. Задача проектирования охватить всю систему, а также средства и методы, необходимые для ее создания и обеспечения.

Характеристики

Список файлов книги