3.Методы анализа и синтеза сложных технических систем.

3. 1 Определение цели системы

Все вопросы синтеза СТС между собой тесно взаимосвя­заны. Поэтому невозможно их рассматривать строго последователь­но один за другим, приходится обычно возвращаться к уже рас­смотренным вопросам и анализировать их опять и опять с учетом новых обстоятельств и новых связей, с новой точки зрения. • Так и теперь, рассмотрев на примере § 2.2 цель СТС, модель ее построения, взаимодействие СТС с внешней средой и операционную модель, вернемся к более детальному изучению вопросов определе­ния цели СТС.

Правильный выбор цели СТС является исключительно важным подэтапом синтеза СТС. Цель СТС непосредственно влияет на тех­нический облик создаваемой СТС, ее состав, структуру и характе­ристики.

Функции исследователя

Определение цели СТС — сложный и практически нефор­мализуемый полностью процесс, который требует проявления ин­туиции и творчества исследователя, выполнения качественного и количественного анализа возможных целей, корректировки, уточ­нения или изменения целей в процессе исследования СТС. Этот итеративный процесс заканчивается одновременно с окончанием синтеза СТС и сущность его может быть охарактеризована терми­ном «синтез цели системы».

Возникает вопрос, кто же определяет цель СТС, заказчик разра­ботки СТС или ее исполнитель? Чтобы ответить на этот вопрос, не­обходимо заметить, что иерархии целей и задач СТС соответствует иерархия заказчиков-исполнителей разработок компонентов СТС.

По отношению к задаче определения цели исполнитель осущест­вляет две функции. Во-первых, он является заказчиком систем нижестоящего уровня и тем самым призван определять цели ком­понентов своей системы. Во-вторых, чтобы с наибольшей эффектив­ностью выполнить синтез своей системы, ему полезно еще в процес­се постановки задачи понять замысел заказчика, для чего ему еледует проанализировать цель вышестоящей системы. Далее в про­цессе синтеза своей системы исполнителю приходится уточнять цель системы с учетом технических возможностей ее достижения и в связи с изменением характеристик внешней среды или знаний о них.

Следует заметить, что задание целей СТС заказчиком необяза­тельно гарантирует их определенность или неизменность. Во-пер­вых, цели, указанные заказчиками, в некоторых случаях могут быть недостаточно определенными, чтобы с ними можно было кон­кретно работать. Во-вторых, заказчику могут быть неясны техниче­ские средства достижения цели. Новые технические решения, най­денные исполнителем, могут существенно изменить цель. В-третьих, необходимость той или иной цели зависит от расходов ресурсов на ее достижение, которые могут быть недооценены заказчиком. Мо­жет оказаться, что достижимая цель не оправдывает затраченных ресурсов или что цель является не достижимой при располагаемых ресурсах.

Все это говорит о том, что при синтезе конкретной СТС исполнителю необходимо провести тщательный качественный и количест­венный анализ целей, поставленных перед СТС ее заказчиком. Анализ целей начинается в процессе разработки постановки задачи и продолжается при выборе показателей эффективности, моделиро­вании и выработке рекомендаций, т. е. определение цели СТС яв­ляется итеративным процессом, неотделимым от процесса синтеза СТС.

Поскольку исследователю необходимо заниматься анализом и уточнением цели разрабатываемой СТС и определением целей ком­понентов этой СТС, рассмотрим основные принципы определения целей систем, которыми целесообразно руководствоваться при син­тезе СТС.

Иерархия целей и задач

Иерархической структуре СТС соответствует иерархия целей ее компонентов. Благодаря согласованности и взаимной под­чиненности своих целей, все компоненты работают целенаправлен­но для достижения общей для них цели СТС.

Цель СТС достигается путем реализации целей ее компонен­тов — подсистем. Поэтому цели подсистем (подцели) можно рас­сматривать как средства достижения цели системы более высокого уровня.

В ряде случаев подцели или средства достижения цели удобно толковать как задачи, выполнение которых необходимо для дости­жения вышестоящей цели' Как видно, в литературе встречаются эквивалентные понятия: цель подсистемы средство до­стижения цели системы более высокого уровня задача системы более высокого уровня.

Необходимо отметить следую­щую особенность целеобразования. Цель высшего уровня дости­гается достижением подцелей, од­нако это не простое сложение по­следних, так как реализация каж­дой из подцелей приводит в це­лом к достижению качественно новой цели высшего уровня (интегративное свойство системы).

Графическое описание иерархической структуры целей представляет собой граф, называемый деревом. Такой граф состоит частей, каждая из которых, кроме одной исключительной, им одну и только одну непосредственно предшествующую часть. 1 минута исключительная часть называется корнем дерева. Все остальные части называются ветвями различного ранга. Корень считается ветвью нулевого ранга. Ветви, для которых непосредственно предшествующим является корень, считаются ветвями 1-го и т. д.

На рис. 2.5 приведено дерево целей космической системы, структура которой дана на рис. В.2, для случая задания цели как назначения системы (подсистемы). Корнем дерева целей является СТС. Цель каждого компонента СТС подчиняется, непосредственно предшествующей цели.

Формы задания целей

В литературе читатель может встретить различные формы задания цели. Ранее (см. разд. 1.1.2) цель СТС рассматривалась как ее назначение и отмечалось, что цель исследования обычно содержит в своей формулировке описание цели СТС.

Цель синтеза СТС может быть сформулирована также в некоторой совокупности основных технических требований к создаваемой СТС. Так, например, цель комплекса ДП/ может быть задана в следующем виде: ДПЛА для аэрофотосъемки должен нести полезную нагрузку в 12 кг, иметь максимально скорость 170 км/ч, потолок 3000 м, продолжительность полета 2 и спускаться на парашюте. В некоторых случаях требования к С1 могут быть сформулированы нечетко — в виде ограничения и на создаваемую СТС.

Цель синтеза СТС, сформулированную в виде совокупности технических требований или ограничений, можно рассматривать и содержание первоначальной постановки задачи.

Из иерархии целей компонентов СТО следует, что цель СТС мо­жет быть задана как совокупность средств ее достижения или сово­купность задач, выполнение которых необходимо для достижения цели СТС.

Таким образом, существуют различные формы задания цели СТС:

цель как назначение СТС;

цель как первоначальная постановка задачи на исследование;

цель как совокупность основных требований к СТС или ограни­чений на создаваемую СТС;

цель как средства ее достижения или как задачи вышестоящей системы.

Все эти виды задания цели СТС взаимосвязаны и представляют собой различные формы некоторого общего понятия, содержание которого условимся называть просто целью СТС. Вышеуказанные формы задания цели СТС могут содержаться в формулировке це­ли исследования СТС.

Как видно, в соответствии с иерархией целей и задач имеет ме­сто иерархия технических требований и ограничений на создавае­мые компоненты СТС.

В начале разработки постановки задачи цели могут быть сфор­мулированы в достаточно общем виде, в качественных понятиях, словесно. Однако для дальнейшего исследования — выбора крите­риев эффективности и моделирования, цели обязательно должны быть выражены в конкретных количественных показателях желае­мого результата.

Если для выполнения поставленной цели сформулирован вектор требований к СТС, п, то каждая из его состав­ляющих должна удовлетворять одному из следующих условий:…

Пусть перед системой ПВО ставятся три задачи: (1) обеспечить заданный рубеж перехвата средств нападения (2) при вероятности перехвата не ниже заданной и (3) минимальных затратах на содер­жание системы. В этом случае первая задача может быть отнесена к первой группе условий, вторая — ко второй, а последняя — к третьей.