4.1. Паттерна и синергетика [9]

Паттерн — английское слово, значение которого передается по-русски словами «шаблон», «система», «структура», «принцип», «модель» (рис. 4.2).

В отечественной практике паттерны для проектирования систем находят ограниченное применение. Простота методик паттерны и виртуальность проектирования сложных систем позволили автору использовать опыт паттерны для определения риска системы в зависимости от времени и функциональных операций (ФО), позволили прогнозировать устойчивость технологических систем, как при проектировании, так и эксплуатации, для чего пришлось по - новому взглянуть не привычные для наших специалистов приемы проектирования систем. Любой паттерн создания (проектирования), используемый при разработке систем,

Любой паттерн создания (проектирования), используемый при разработке систем, представляет собой формализованное описание часто встречающихся задач, удачное решение которых позволяет разработать рекомендации по их применению в различных ситуациях.

Рис. 4.2. Схема методики расчета технических систем методами паттерны

Анализ паттерн основывается на одной из аксиом технического анализа: «история повторяется» — считается, что повторяющиеся комбинации исходных данных приводят к аналогичному результату. Применение паттернов проектирования повышает устойчивость системы к изменению требований и упрощает неизбежную последующую доработку системы. Сложные иерархированные структуры представляются, как набор определенным образом типологизированных элементов и связей между ними. Эффективной процедурой является многоуровневое представление структур. Переход с одного уровня представления на другой осуществляется путем выделения определенных подструктур, которые, в свою очередь рассматриваются в качестве "макроскопических" элементов, связанных между собой более простым и понятным образом. В свою очередь, элементы более низкого уровня могут быть названы "микроскопическими". Низшим уровнем представления данной системы является описание ее в со своими атрибутами и операциями и соответствующих им объектов, выступающих в качестве "микроскопических" элементов, и отношений между ними, играющих роль связей. Примером "макроскопического " элемента следующего уровня является системная архитектура, представляющая собой базовую подструктуру рассматриваемой системы. Самым высоким уровнем является интеграция отдельных систем, которые в данном случае рассматриваются в качестве макроскопических элементов.

Описания паттернов структурируются таким образом, чтобы обеспечить максимальное удобство в их освоении и использовании. Для этой цели выделяются паттерны проектирования, в соответствии с возрастанием "масштаба" решаемых задач. Различные группы объектов описывают паттерны для решения определенного уровня - от взаимодействия отдельных классов/объектов системы до интеграции нескольких систем в единое целое. Внутри паттернов проектирования проведена своя структуризация, упрощающая поиск и понимание назначения паттерн проектирования. Например, внутри группы паттернов проектирования классов/обьектов выделены паттерны для организации классов/объектов в более крупные структуры, паттерны для распределения обязанностей между классами/объектами и паттерны для создания классов или объектов. Паттерн проектирования представляет собой именованное описание проблемы и ее решения, кроме того, содержит рекомендации по применению в различных ситуациях, описание достоинств и недостатков.

Для выполнения действия Д из (Гл, 1.1.), производимого рассматриваемой системой, необходимо выбрать паттерну системы и подсистем. Паттерна системы состоит из подсистем – макропаттерн и микропаттерны. Макропаттерны могут быть разного уровня 1, 2, 3, …, N, и каждый уровень объекта состоит отдельных узлов и сборок, соединенных между собой и с другими уровнями последовательно, параллельно и смешано. Микропаттерна состоит из неделимых элементов, соединенных между собой и с элементами подсистем, - последовательно, параллельно и смешано. Входящий риск q_вх - есть риск внутренний импульсный q_имп. Избыток энергии, оставшийся от общей энергии предыдущей стадии преобразования объекта, передается на следующий этап энергетического его преобразования. Для нормальной работы объекта необходимо, чтобы риск всегда был приемлемым, он же выходящим риском q_вых. Приемлемый риск q_прием должен соответствовать энергии, не превышающей энергии устойчивости операций жизненного цикла объекта

Рис. 4.2 Блок – схема риска паттерны

быть экономичным. На объект на всех стадиях жизненного цикла действуют так же интегральные составляющие параметров свойств технологического процесса, которые также способству его разрушению. Поэтому можно говорить об интегральном риске q_{имп вн} (внутреннем поражающем факторе).

При этом образующий остаточный риск q_ост автоматически переносится на элемент цепочки Паттерны. Так, остаточный риск микропатерны q_{ост микропат} переходит автоматически на всю макропаттерну q_{ост микрпат.} = q_{ост макрпат}, а остаточный риск макропаттерны q_{ост макрпат} переходит автоматически на всю конечную паттерну q _пат:

q _{ост микрпат.} = q _{вх макр пат}:

q_{ост макрпат.} = q_{вх пат}, (4.5) (5.5)

q_{ост пат.} = q _{вых пат}.

Риск паттерны ТО q _{вых пат}. соответствует внутренней анергии ТО. Надежность технической системы во многом определяется, человеческими, конструкторско - технологическими, эксплуатационными и другими факторами. Как правило, по разным причинам риски на стадии проекта задаются заниженными. Чем ниже риск, тем выше надежность, следовательно - выше стоимость эксплуатации проектируемой технической системы.

Для обеспечения условий (4.4) необходимо вложить дополнительные средства по сравнению с заданным проектным вариантом На рис. 4.4 приведена схема двух подмножеств элементов технической системы на множестве, образуя область h.

Θ

Видно, что основными элементами являются элементы рисков проектного и реального. Риски пересекаются в пол. Правило пересечения системы –

подмножеств, входящих в данное множество, на практике не выполняется. Поэтому подмножества пересекаются с учетом не «нулевого» риска. Пересечение должно охватывать наименьшую площадь, эту область автор назвал «областью критерия устойчивости материала h».

Критерий h = f(Q*, ξ, N_m), где Q* – обобщенный критерий дефектообразования испытуемых элементов; ξ – критерий, учитывающий скорость химических реакций в структуре материала испытуемых элементов; N_m - обобщенный критерий поражающих факторов воздействия на техническую систему, предысторию материалов, входящих в систему; конструкторско–технологические особенности системы и многое другое.

Материалы являются составной частью технической системы и определяют ее устойчивость и риск.

Рассмотрим множество , которому принадлежат четыре подмножеств (рис. 4.6):

, h, Q*, N_m, ξ, при этом Q* h, N_m h, ξ h;

h = Q* 1/N_m 1/ξ ≠ Ø. (4.6)

Учитывая правило пересечений подмножеств Q*, N_m, ξ на множестве , в дальнейшем будем определять их диапазоны изменения, как произведение в численном выражении. Любая техническая система находится в определенном взаимодействии с окружающей среды.

Рис. 4.5. Схема пересечения подмножеств Q*, N_m, ξ на множестве вещественного поля рисков

Рис. 4. 4 Схема пересечения подмножеств q_реальн, q_проект на множестве вещественного поля рисков Θ

Критерий Q* - есть функция, зависящая от физических операций и функциональных структур. Три составляющие функции надежности можно

связать между собой в единое в комплексном поле.

Теоретический риск материала инженерного сооружения защиты – это риск материала, не имеющего внутренних дефектов, а их удельные энергетические характеристики - высоки.