2.2 Морфологическая структура объекта автоматизации

Сложная система может быть представлена в виде иерархической многоуровневой конструкции из взаимодействующих между собой и с внешней средой элементов, где к элементам первого уровня относятся подсистемы, на которые разбита исходная система, к элементам второго уровня - подсистемы, получающиеся из разбиения подсистем первого уровня и т.д. Соответственно должно быть выполнено разбиение функций, реализуемых этой сложной системой.

Иерархией- называется последовательность декомпозиции исходной системы на ряд уровней с установлением отношений подчиненности.

Декомпозиция- процесс последовательного разбиения изучаемого процесса на подпроцессы, позволяющий разрешить сложную проблему путем выделения подпроблем и этапов, для которых становится понятным способ решения.

Отметим, что система обладает некоторыми свойствами, которых нет ни у одной из подсистем, взятых в отдельности.

Система является целостной, что связано с целью, ради которой она создана. Она характеризуется коммуникативностью, поскольку связано множеством коммуникаций со внешней средой.

Результатом проведения структурного анализа (СА) является построенная модель системы или совокупность взаимосвязанных моделей. Модель представляет собой иерархический набор схем СА. Структурой системы называется устойчивая упорядоченность в пространстве и времени ее элементов и связей. Связи между элементами характеризуются направлением, силой и характером.

В соответствии с принципами структурного анализа (СА) объект моделирования рассматривается во взаимодействии с внешней средой. Среда имеет четыре составляющие: вход, выход, управление и механизм. Каждая схема является детализацией какого-либо объекта и окружающей среды из схемы предыдущего, более высокого уровня. Части, на которые разложен анализируемый объект, должны в совокупности точно представить этот исходный объект и не должны пересекаться /17/.

Построение модели осуществляется сверху вниз.

В СА предполагается, что объекты могут быть двух типов: либо предметы, либо операции (виды деятельности). Так, в случае анализа программных средств в качестве предметов рассматриваются данные, а в качестве операции - преобразование этих данных.

Для конкретизации объекта моделирования ему присваивается краткое, но точное и понятное наименование. Для операций наименование начинается с глагола, для предметов-с существительного.

Если объект моделирования является технологической операцией, то стрелка входа изображает предметы, перерабатываемые операцией, а стрелки выхода - предметы, получаемые в результате операции, стрелки управления-условия, при которых выполняется операция, а механизм-средство реализации операции. Если под операцией понимать разрабатываемую программу, то входом будут перерабатываемые ею данные, выходом- данные, получаемые в результате выполнения программы, управлением- управляющие данные, механизмом -средства реализации программы.

Если объектом моделирования является предмет, то стрелка входа изображает операцию, создающую этот предмет, стрелка выхода- операцию, использующую данный предмет, стрелка управления- управление объектом или условие существования объекта, стрелка механизма-средства воплощения.

В случае, когда рассматривается технологическая операция, стрелка входа изображает материальный поток, перерабатываемый в данной операции, стрелка выхода- материальный поток, получаемый в результате операции, стрелки управления соответствуют управляющим воздействиям, а механизм- технологическому комплексу или отдельному агрегату, выполняющему преобразование материального потока.

Технологический агрегат, преобразующий материальный поток, описывается функциональными свойствами, техническими характеристиками и эксплуатационными свойствами.

Совокупность стрелок, входящих в схему и выходящих из нее, образует среду схемы, которая должна точно совпадать со средой анализируемого объекта, изображенного в виде прямоугольника на схеме предыдущего уровня. К этой среде не должно ничего добавляться, но ничего из нее не должно и потеряться. В пределах схемы среда может быть представлена более подробно. Интерпретации разных составляющих среды зависит от того, является ли объект моделирования предметом или операцией. Контроль состояния технологического процесса осуществляется с погрешностями. На основе выполненных измерений для управления процессом необходимо вычислить интегральные показатели, характеризующие свойства материальных потоков за определенные отрезки времени, удельные расходы ресурсов и т.д. Таким образом, неотъемлемой частью описания технологического процесса являются операции преобразования измеренных сигналов в интегральные показатели.

Отметим, человек-оператор, как правило, лишен возможности непосредственно наблюдать объект управления. Он взаимодействует с информационной моделью (ИМ) объекта управления, позволяющей неполную и искаженную различными помехами информацию свести в непротиворечивую систему, преобразующую исходные данные в информацию, а информацию – в знания. Можно сказать, что ИМ преобразует физическую структуру моделируемого объекта в информационную структуру.

В общем случае, полная математическая модель технологической операции должна включать в себя собственно модель преобразования материального потока в данной операции; модели, характеризующие удельные затраты ресурсов на преобразование потока; модели, описывающие процесс эксплуатации; модели воздействия технологической операции на окружающую среду, и информационную модель.