Cтраница 2
Общая задача оптимизации проектирования сложной системы часто может быть разделена на две достаточно большие частные задачи. Первая задача состоит в оптимизации процесса проектирования или разработки системы до ее изготовления и серийного внедрения. Вторая задача должна обеспечить оптимизацию функционирования системы с учетом затрат на ее серийное изготовление и эксплуатацию. Хотя четкую границу между этими двумя задачами провести трудно, тем не менее во многих случаях такое деление позволяет значительно упростить задачу оптимизации проектирования в целом. При такой постановке накладываются ограничения на ресурсы проектирования и изготовления системы и должна быть получена ее максимальная эффективность в процессе эксплуатации. [16]
На практике при проектировании сложных систем возникает задача создания такой системы, которая обеспечивала бы максимальную или заданную эффективную надежность. Показатель качества функционирования ( эффективной надежности) сложной системы улучшают различными путями, в том числе изменением структуры и принципа ее функционирования, а также за счет повышения надежности элементов системы. В связи с этим возникает задача оптимального резервирования системы. Рассмотрим ее в следующей постановке. Имеется сложная многофункциональная система, со-тоящая из конечного множества элементов N, соединенных определенным образом. В свою очередь, распределение х зависит от вида функций y ( i) - распределения резерва по элементам. [17]
Принцип субоптимизации при проектировании сложных систем утверждает, что независимая оптимизация каждой из подсистем в - общем случае не приводит к оптимизации системы в целом, точнее, усовершенствование одной конкретной подсистемы может привести к ухудшению системы в целом. [18]
Как и при проектировании других сложных систем, проектирование КТС САПР начинается с синтеза структуры комплекса. Поскольку синтез не удается представить как совокупность полностью формализованных процедур, выполняемых по критериям, отражающим всевозможные требования ТЗ, при синтезе могут быть допущены те или иные ошибки, приняты неудачные решения. Для их выявления после синтеза идет процедура верификации. В отличие от синтеза верификация может быть автоматизирована, ее на ЭВМ реализуют с помощью имитационного моделирования КТС САПР как системы массового обслуживания. [19]
Во-вторых, основным методом проектирования сложных систем является блочно-иерархический [17], при котором в процессе проектирования система рассматривается последовательно на разных уровнях иерархии с постепенно нарастающей степенью детализации. При этом анализ процессов теплообмена на каком-либо высшем уровне нужно проводить в условиях, когда внутренняя структура подсистем этого уровня еще детально не определена, и поэтому полную модель нельзя использовать из-за недостатка информации. [20]
Одной из важнейших концепций проектирования сложных систем является признание неизбежности появления неисправности в отдельных компонентах ( элементах) системы. Вероятностные меры влияния неисправностей в элементах системы, приводящие к их отказам, исследуют и изучают в традиционных разделах теории надежности. В качестве подобных вероятностных оценок, в зависимости от условий использования системы, специфичных требований к ней, используют такие статистические характеристики, как среднее время между отказами, среднее время до первого отказа, вероятность безотказной работы, продолжительность плановых и внеплановых простоев и др. Такой подход был удовлетворительным тогда, когда событие в системе, рассматриваемое как неисправность, неизбежно приводило к отказу всей системы. [21]
Основные идеи и принципы проектирования сложных систем выражены в системном подходе. Для специалиста в области системотехники они являются очевидными и естественными, однако их соблюдение и реализация зачастую сопряжены с определенными трудностями, обусловливаемыми особенностями проектирования. Как и большинство взрослых образованных людей, правильно использующих родной язык без привлечения правил грамматики, инженеры применяют системный подход без обращения к пособиям по системному анализу. Однако интуитивный подход без применения правил системного анализа может оказаться недостаточным для решения все более усложняющихся задач инженерной деятельности. [22]
Представляется, что теория проектирования сложных систем должна начинаться с формализации понятия сложность, с попыток научиться измерять сложность и сравнивать сложности различных классов систем, с выяснения специфических особенностей проектирования АСУ и установления смысла характеристики эффективность - затраты для сложных систем. Понятие сложность в теории управления является столь же определяющим, как и понятие сила в механике или мера в теории вероятностей. [23]
Для всех подходов к проектированию сложных систем характерны также следующие особенности. [24]
К настоящему времени при проектировании сложных систем установилось два основных подхода: классический к системный. Классический подход предполагает разработку системы на основе разработки отдельных ее подсистем и дальнейшее объединение этих подсистем как компонентов в единую систему. Классический подход основывается на движении от частного к общему и зачастую не раскрывает тех общих задач, которые необходимо решать в данной системе, учитывая, что она входит как подсистема в систему более высокого ранга. [25]
Любой системотехник знает, что проектирование сложной системы начинается с конца, то есть вначале описывается состояние системы, которое хочешь достигнуть, а потом ищутся средства и способы достижения этого состояния. [26]
Итак, па начальных стадиях проектирования сложных систем имеет место итерационный процесс, в котором поочередно выполняются процедуры внешнего и внутреннего проектирования - формулировка ТЗ, его корректировка, оценка выполнимости, прогноз материальных и временных затрат на проектирование и изготовление. [27]
Психологи установили, что при проектировании сложных систем и управлениями ими наступает такой момент, когда главный конструктор не в состоянии охватить поступающую к нему информацию целиком и принять эффективное решение. Тогда он должен воспользоваться методами ее смыслового сжатия. Эффективно осуществлять эту операцию можно только при машинной обработке. Барьер по объему информации, которую может охватить руководитель проекта разработки крупного месторождения, чтобы организовать эффективный процесс, уже пройден. Если приемы обработки информации принципиально не изменятся, то через несколько лет специалисты по разработке газовых месторождений будут не в состоянии квалифицированно справиться с необходимыми объемами проектирования, текущего анализа и управления. В ближайшие годы в связи с водопроявлениями осложнятся разработка и эксплуатация таких месторождений, как Оренбургское, Медвежье, Шатлыкское, Уренгойское, при этом увеличится объем и станет более трудоемким характер перереботки информации для принятия эффективных управляющих воздействий. [28]
Чтобы уменьшить вероятность разрушения массивов при проектировании сложных систем управления, следует резервировать информационные массивы, используя некоторые дополнительные ресурсы. [29]
По мнению многих исследователей, основные трудности проектирования сложных систем проистекают из отсутствия не столько количественных теорий, сколько стройной методологии, которая хотя и носит качественный характер, но определяет совокупность применяемых подходов, постулатов и принципов. Кстати, эта совокупность и позволяет развивать количественную теорию систем. Указанными обстоятельствами объясняется положительная роль содержательных концепций в общей методологии синтеза систем на начальной стадии разработки количественной теории систем. [30]