4. Системно-операционный подход в проектировании

транспортно-логистических систем.

4.1. Формирование модели, постановка и решения

проблем проектирования сложных технических систем (СТС).

Методическая мощность системного подхода заключается в универсальности понятия системы, состоящей из элементов, нацеленных на выполнение поставленной задачи в рамках целевой операции, в возможности получить количественную оценку показателя эффективности (целевой функции) в зависимости от параметров системы и окружения, в постановке и решении задачи синтеза оптимального элемента сложной системы (системного проектирования).

Мощность методического аппарата логистики состоит в универсальности понятий ресурс (не обязательно материальный, но являющийся ценностью), поток, как последовательность событий по переработке ресурса из сырьевого состояния в продукт или услугу с применением логистических действий рыночного характера и интеграции логистических издержек (затрат).

Если в системной подходе преобладают научно-методические позиции (по закону), то в логистике в основном действуют с позиций методической целесообразности (по понятиям).

В основе системного анализа лежит определение формальной системы, показанной на Рис. 1, описываемой алфавитом (P), строго определенным множеством отношений (Δ), и управления (U) и предназначенной для символического описания объектов и систем определенного класса (математического моделирования).

Блок

Управления

U = {u}

Обратная

Рис.1. Модель системы, в виде «черного ящика» (кибернетический подход)

Показатель (критерий) эффективности W_t = F [X_t Θ_t U_t]

Применение системного подхода на этапе проектирования способствовало развитии системно-операционного подхода, когда в качестве блока управления стало рассматриваться окружение системы, которое замкнуло на себя вход и выход «черного ящика» в форме операции (рис.1).

Операционный подход предусматривает формулировку общих принципов построения модели функционирования исследуемой системы при достижении поставленных перед ней целей, которые применимы для широкого класса систем и направлены на творческое использование конкретных методов, правил и процедур.

Объектом изучения операционного подхода является операция. На основе исследования операции определяется количественное соответствие изучаемой системы при заданном плане ее действий тем целям, которые поставлены перед системой в данной операции.

В общем случае под операцией понимается совокупность взаимосвязанных действий, направленных на решение поставленной задачи в условиях сложившейся обстановки. Операция отражает взаимодействие всех сил и средств, участвующих в обеспечении и решении поставленной задачи. Взаимодействие компонентов системы может быть представлено рядом последовательных этапов - условно выделяемых частей операции, направленных на решение ее промежуточной задачи,

Функционирование проектируемой системы в операции, как правило, описывается абстрактной моделью. Выделяют вербальное (словесное) описание операции (ее схему) и формализованное (математическое) описание этой схемы как модель операции. Описание схемы операции - основа построения ее математической модели.

К аноническая схема операции для СТС: состав, характеристики элементов и схема их взаимосвязей, объект воздействия, совокупности действий и противодей-

ствий, выполняемых на

каждом этапе операции,

условий операции

представлены в виде

«картинки» на рис. 3.4.

На основе первичного

(вербального описания)

автором предлагается

формировать информа-

ционно-логическое

описание (схема)

операции в виде Рис. 3. Схема операции СТС

системно-операционного формуляра предметной области.

Тезис о применимости СОП для формализованного описания любой предметной (проблемной) области сформулирован автором в виде системно-аналитической позиции исследователя (системного аналитика), которая базируется на методических возможностях, которые СОП предоставляет исследователю в рамках канонический схемы операции и схемы исходов:

- универсальность понятия системы, состоящей из элементов, взаимодействующих между собой и с элементами окружения, нацеленных на выполнение поставленной задачи в рамках целевой операции с учетом имеющихся ресурсов;

- выделение (дефиниция) фактора воздействия, объекта воздействия (окружение) и средства воздействия (система);

- выделение средств доставки и управления (система) и соответствующих элементов окружения в схеме операции;

- возможность получения количественной оценки показателя эффективности в зависимости от параметров системы и окружения в условиях целевой операции (задача анализа системы);

- учет неопределенности, как неотъемлемый аспект СОП;

- постановка и решение задачи структурно-параметрического синтеза (оптимизации параметров) элементов сложной системы в форме задачи математического программирования (ЗМП).

В проектной эффективности при рассмотрении системы в условиях операции в качестве типовых компонентов рассматривали действующее звено (ДЗ), представляющее собой компонент системы, непосредственно выполняющий задачу операции, и обеспечивающее звено (ОЗ) - компонент, участвующий в операции с целью обеспечения функционирования системы. В составе ДЗ выделяются типовые э лементы:

- средство воздействия (СВ), непосредственно решающее поставленную задачу, параметры которого определяют размер располагаемой области воздействия (рис 3.6);

- средство доставки (СД), доставки (СД), Рис.3.6. Каноническая схема исходов воздействия

которое доставляет СВ в область непосредственного воздействия по объекту, параметры которого Рис.3. Схема исходов операции.

совместно с параметрами средства управления (СУ) определяют точность совмещения объекта воздействия и располагаемой области воздействия. Кроме того, в составе ДЗ системы выделялся элемент, на котором размещается СД, который с учетом функционального назначения наделялся функциями средства базирования (СБ). Типовое задание компонентного состава систем различного назначения позволяло упростить разработку моделей исследования эффективности при проектировании.

Исход операции определяется не только характеристиками и действиями ЛА в сложившихся условиях, но и противоположными действиями, направленными на уменьшение эффективности проектируемой системы, что наиболее характерно для конкурирующих систем. В этой связи в операции с применением ЛА рассматривается также и противодействие, которое может быть оказано системе. Учет противодействия связан с моделированием неопределенной ситуации и позволяет рассмотреть различные математические методы для решения задач выбора параметров проектируемых элементов[17,18,104].

Типовая (каноническая) схема исходов воздействия, в которой предполагается воздействие на объект в целевой операции силового характера, представлена на рис.3.

Показатель эффективности определяется, как пересечение S_пв=S_ов∩S_рв располагаемой области воздействия S_рв и области объекта воздействия S_ов [17, 26]. В рамках канонической схемы справедливы соотношения:

S_ов = S_пв U S_он S_рв = S_пв U S_нв S_пв = S_рв ∩ S_ов

S_нв = S_рв \ S_ов S_он = S_ов \ S_рв

где: S_ов - площадь объекта воздействия;

S_рв - располагаемая площадь воздействия;

S_пв - площадь объекта, покрытая (обработанная) воздействием;

S_он - площадь объекта, не покрытая (не обработанная) воздействием;

S_нв - площадь потерянного воздействия.

З амыкание системы рамками операции позволяет уйти от задачи оценки качества системы с ее проблемами многокритериальности и перейти к оценке скалярных или вероятностных показателей эффективности системы, [17,26].

W = W [Α, Β, ψ, Z, Ř ],

где: Α = {α₁ α _i α _n } - параметры системы;

Β = {β ₁, β _j , β _m } - параметры окружения;

Z = {ζ₁ ζ _v ζ _z} - совокупность действий системы и противодействий окружения;

Ř = {ř₁, ř_s , ř_h } – параметры, описывающие «реакции» (внешние факторы, влияющие на исход операции, но не учитываемые напрямую в составе Z);

Ψ – фактор воздействия.

Под фактором воздействия понимается движущая сила (причина) процесса (явления) воздействия на выделенный объект окружения, определяющая его характер или одну из основных черт. В зависимости от характера целевой операции используются факторы силового, информационного или иного воздействия на объект в пределах установленной нормы воздействия для достижения поставленной цели.

Каноническая схема целевой операции и каноническая схема исходов, как индикатор формализации системных свойств технических и транспортных систем различного назначения.