14. Надежность и чувствительность как основные свойства системы

В большинстве современных систем имеют место сложные структуры и, соответственно, большое число используемых элементов. Особенности структуры систем позволяют, с одной стороны, решать комплекс сложных задач, для выполнения которых они создаются, и с другой – создают возможность устойчивой работы систем при нарушении работоспособности отдельных элементов или даже групп элементов. Подобная приспособляемость систем, как к изменениям условий внешней среды, так и к изменениям внутренних состояний возможна лишь при введении избыточного числа элементов и структурных связей. Системы могут, в зависимости от структурной организации, и не обладать свойством приспособляемости. В этом случае используется общепринятое понятие отказа, при котором полностью прекращается функционирование системы.

Во многих современных сложных системах отказ отдельных элементов не приводит к полному нарушению функционирования, т.е. снижению эффективности. Иногда система строится таким образом, что при отказе отдельных элементов и эти явления не наблюдаются.

В системах, которые функционируют в течение длительного времени, снижение эффективности происходит за счет изменения параметров элементов из-за старения и влияния ряда других воздействующих факторов, что связывается с понятием чувствительности. Это одна из важнейших проблем, стоящих перед конструктором. Она заключается в том, что спроектированная система отличается от реально выполненной. Сложность этой проблемы усугубляется тем, что всегда имеются производственные допуски, существуют ошибки, связанные в идеализацией систем или их отдельных элементов при проектировании. Решение этой проблемы заключается в решении вопросов чувствительности путем расчета электрических и конструктивных допусков для размерных цепей.

Этажи (уровни) иерархии также играют разную роль в обеспечении жизнедеятельности системы. Так выход из строя элементов нижнего этажа, или даже большинства этих элементов, не приводит к выходу из строя всей системы, тогда как отказ верхнего этажа делает систему полностью неработоспособной. Очевидно, что требования к чувствительности и надежности параметров возрастают с ростом этажа иерархии. В ряде случаев возникает задача отыскания оптимальной иерархии и оптимальной структуры, причем оптимизация должна проводиться на основе обобщенных критериев.

Таким образом, при проектировании систем тесно переплетаются понятия точности функционирования (или чувствительности) и надежности.

Вопросы для самоконтроля

1. Определение системного подхода.

2. Определения системы: общее, дискрептивное и конструктивное.

3. Определения структуры системы, элемента и подсистемы.

4. Что такое иерархическая структура системы.

5. Понятия формальной и материальной структур.

6. Путь создания системы.

7. Классификация систем.

8. Отличительные признаки сложных систем.

9. Что такое внешняя среда.

10. Какие связи рассматриваются у системы с внешней средой.

11. Какие бывают типы моделей систем.

12. Какие переменные (параметры) характеризуют систему.

13. Определение математической модели функционирования системы.

14. Что такое эффективность системы.

15. Как определяется эффективность.

16. Что такое целевая функция и какие она имеет формы.

17. Базовые положения системного подхода.

18. Какие рассматриваются составляющие системного подхода.

19. Что такое прямая и обратная задачи.

20. Какие методы используются для решения прямой и обратной задач.

21. Что такое оптимальная система.

22. Принципы системного подхода в области оптимального проектирования.

23. Какие имеются уровни оптимизации систем.