2.5 Модель циклу експлуатації

При розробці структур функціонування технічних об’єктів організація їх процесів багато в чому наслідує живу природу. Єдиним шляхом забезпечення нескінченності системи у скінченному обсязі зі скінченним часом існування є утворення кругообігу (циклу). Подана структура все більше закріплюється в процесах функціонування сучасної техніки. Для ОНТ основу такого циклу складають два макростани: – функціонування по досягненню цілей і – відновлення ресурсів без їх витрачання.

У сучасних ОНТ досягненню цілей передує процес освоєння (навчання, підготовки), на який також витрачаються ресурси . Використовуються ОНТ, як правило, певни­ми сукупностями , – потужність множини об’єктів.

Цикл експлуатації ОНТ можна зобразити орграфом (рис. 2.5), в якому вершини визначають характерні макростани : потужність множини макростанів і час перебування в них дорівнює .

Цільова підмножина макростанів наповнюється пакетами динамічних операцій , що описують процеси досягнення сукупностей цілей . Виділяються також підмножини макростанів – ремонт; – функціонування із одночасним відновленням ресурсів.

Для цих підмножин характерними є відношення

Ø ;

Ø; . (2.10)

У категоріях макростанів формулюються плани використань сукупності ОНТ , технічного обслуговування ОНТ , ремонту ОНТ , .

Рис. 2.5. Узагальнений граф програмованої експлуатації

Критеріями програми використання сукупності ОНТ Я максимізація часу перебування в макростані

(2.11)

при мінімальному обсязі витрачання ресурсів

(2.12)

Критерієм програми відновлення ресурсів сукупності ОНТ є: мінімізація часу перебування в макростані

(2.13)

при максимальному обсязі відновлення ресурсів

. (2.14)

Однією з головних задач програмованої експлуатації ОНТ є балансування планів , , за сукупністю ОНТ з урахуванням обмежень на рівні ресурсів , що закладаються і відновлюються, швидкості їх витрачання і відновлення .

Внаслідок розв’язання задачі балансування планів визначаються планові часові інтервали перебування кожної СНІГ в макростанах (див. рис. 2.5). Далі модель , використовується при керуванні процесом програмова­ної експлуатації сукупності ОНТ.

Експлуатація сучасних ОНТ – складна системотехнічна проблема, в якій має бути виділено, вивчено й вирішено задачі методології, економіки, технології, організації і керу­вання. Складність їх визначається складністю самого ОНТ, його багатоцільовим призначенням, циклічним характером функціонування, організаційним розподілом функцій цільового керування об’єктом і керування процесами його техніч­ного обслуговування й ремонту. В формальних моделях ОНТ повинні відбиватися властивості складності й одночасно інтегруватися задачі оптимізації, що володіють своєрідною подвійністю критеріїв у макростанах і .

Графову модель можна точно поділити на підмножини і ; повна множина макростанів , а Ø. Підмножині відповідають тільки процеси підновлення ресурсів ОНТ, тобто . Підмно­жині – одночасно процеси витрачання і відновлення ресурсів . На підмножині формується малий цикл, в якому чергуються макростани і .

Керування експлуатацією ОНТ, виражене в натуральних показниках, зводиться до визначення необхідних обсягів ресурсів, що відновлюються, в макростанах і при відомому поточному значенні рівня ресурсів , що витрачаються. Процес експлуатації базується на досвіді фахівців. За відсутності даних про поточне значення останній дає змогу встановити диференційовану швидкість витрачання ресурсів , для різноманітних режимів використання ОНТ. На підставі дослідних даних також визначаються оцінки швидкості відновлення ресурсів для різноманітних технологій. За значення і можна виразити задачу керування експлуатацією ОНТ як задачу програмного керування за критеріями (2.11) – (2.14), розв’язання якої полягатиме у визначенні часу перебування ОНТ , , і макростану підмножин , , при заданому (поточному) значенні .

Побудова чіткої теорії програмованої експлуатації ОНТ цей час ускладнена, що пояснюється багатьма причинами. У загальному випадку підмножини макростанів , , , відносять до класу нечітких (розмитих) множин. Отже, величини , , мають стохастичну природу, а їх кордони – розмитий характер, внутрішні інтервали неоднорідні за рахунок накладання процесів , . Треба визначити важливість ідентифікації самих процесів і , для вирішення яких поки не розроблено ефективних методів та засобів діагностики ОНТ.

Методи й моделі аналізу надійності ОНТ розроблено для окремих стаціонарних випадків, у тому числі для аналізу надійності устаткування (методи апаратурної надійності). Процес розвитку методів функціональної надійності ОНТ знаходиться на початковій стадії. Цим пояснюється наполегливість фахівців, працюючих у галузі системних досліджень, прикладної математики і кібернетики, при розв’язанні основної задачі ефективності сучасної техніки – програмуванні ЖЦ – ОНТ. Важливим етапом у вирішенні цієї проблеми є утворення апарату системного моделювання, що дасть змогу поставити великі математичні експерименти й підготувати до утворення автоматизованих інформаційних систем програмування ЖЦ ОНТ. Системним ядром таких інтегрованих АІС повинні стати банки моделей програмування ЖЦ ОНТ [5].

3 СТРУКТУРНЕ МОДЕЛЮВАННЯ

3.1 Вступ.

3.2 Визначення структурної моделі.

3.3 Класифікація структурних моделей.

3.1 Вступ.

Одним з важливих етапів математичного моделювання є перехід від змістовної (технічної) і концептуальної постановок задачі до математичної, тобто перехід з технічної мови (або – «мови природи») описання досліджуваного об’єкта до мови математичних формул і рівнянь. Однак на практиці такий перехід буває зовсім не просто здійснити. В деяких випадках це пов’язано зі складністю самого досліджуваного об’єкта, в інших – з відсутністю необхідної інформації про об’єкт або відповідного математичного апарату. Тому часто виникає необхідність «розбити» поставлену задачу на декілька більш простих підзадач, які мають відомі рішення або які можна вирішити за допомогою апробованих методів.

Для цієї мети зручно використовувати методи структурного моделювання, що дозволяють ще на стадії постановки спростити задачу, яка розв’язується, шляхом дослідження внутрішньої структури об’єкта, що розглядається, вивчення властивостей окремих елементів об’єкта і зв’язків між ними. При цьому слід зазначити, що важливе значення має спосіб розбиття досліджуваного об’єкта на окремі елементи і встановлення зв’язків між ними, які залежать від цілей моделювання. Очевидно, що таке розбиття неоднозначне. Чим складніша початкова задача, тим більше елементів необхідно вводити в розгляд і враховувати величезну кількість зв’язків між ними. Це зазвичай призводить до багаторівневих структурних схем деревоподібної форми з різною ієрархією елементів, яку необхідно враховувати при математичному моделюванні. При цьому структурні схеми, зв’язки підсистем та їх елементів нескладно зобразити графічно, що робить об’єкти, що аналізуються, більш зрозумілими, «прозорими».

Важливо відзначити, що при встановленні різних зв’язків між елементами можуть виникати нові властивості побудованої моделі, якими не володіє кожен з елементів окремо. Ці так звані «системні» властивості моделі, що з’являються при об’єднанні окремих елементів в одне ціле, грають важливу роль в моделюванні складних систем, тому що дозволяють досліджувати нові якості об’єкта за допомогою обчислювального експерименту. Тому важливо знати загальні правила побудови структурних моделей.