1.Определение функций системы

Важнейшим понятием в системном анализе является понятие функции системы. Единого общепринятого определения функции нет. Анализ понятий функций, используемых в литературе, позволяет сгруппировать их по двум категориям:

1. включает определения, в которых функция идентифицируется с понятием «назначения объекта»;

2. ориентирована на рассмотрение функции как «зависимости».

Мы будем применять понятие функции, тяготеющее к первой категории – «назначение».

Функция – это проявление свойств системы (объекта) в виде действия или состояния.

В таблице 6.1. приведены примеры функций, выполненных различными объектами и процессами.

Табл.6.1

Объект (процесс)	Выполняемая функция
Экскаватор	Зачерпывать, транспортировать от забоя до отвала и выгружать грунт
Лампа	Освещать окружающий объект
Трансформатор	Изменять величину напряжения переменного тока
Сварка (склеивание)	Неразъемно соединять элементы
Упаковка	Предохранять продукцию при транспортировке и хранении

2.Классификация функций системы

Рассмотрим классификацию функций на примере технических систем. Схема классификации приведена на рис.6.1.

Рис.6.1. Классификация функций системы

3.Описание функций

Различается качественное (словесное) и формализованное (математическое) описание функций. При проектировании системы стремятся к формализованному описанию. Формализованное описание функций обладает следующими преимуществами:

1. обеспечивается четкое определение самой функции;

2. устраняются потери важной информации при формулировании функций;

3. создается возможность автоматизации (компьютеризации) функционального анализа и синтеза системы, ускоряется процесс их проектирования.

Рассмотрим форму представления функций в порядке повышения степени их формализованного анализа.

3.1.Описание функции в слабо формализованном виде.

Такое описание представляет собой описание потребности в системе

F = P = (D, G, H, C), где

(6.1)

Р – потребность в системе общепринятое и краткое описание на естественном языке назначения системы или цели ее существования;

D – действие, производимое системой и приводящее к желаемому результату, т.е. удовлетворению потребности;

G – описание объекта или предмета обработки, на которое направлено действие;

Н – описание особых условий и ограничений, при которых выполняется действие;

С – описание желаемых целей, к которым приводит (должно приводить) функционирование системы.

Возможно применение неполных образованных из формулы 6.1. описаний:

F = (D, G, H)

F = (D, G)

F = (D, H)

(6.2)

(6.3)

(6.4)

Примеры описания функций (потребностей) приведены в табл. 6.2.

Табл.6.2

Наименование системы	D (действие)	G (объект, предмет)	H (особые условия)
Мельница	Размалывание	Зерна	На муку
Грузовой автомобиль	Перевозка	Груза	По дороге
Термометр	Измерение	Температуры	–

Словесное описание D, G и H приводит к неоднозначному пониманию функции разными специалистами, что затрудняет использование формулы (6.1) при автоматизации, поэтому предпочтительнее более формализованное описание функций.

3.2.Описание функций в более формализованном виде

Для более формализованного описания D, G и H в формуле (6.1) используются специальные словари, классификаторы, специальная терминология, установленная в данной предметной области. Например, в табл. 6.3. приведено такое описание двух виброзащитных систем (удалена компонента G – объект, на который направлено действие).

Табл.6.3

Наименование системы	D (действие)	H (условия)
Виброзащитная система 1	виброизоляция	В диапазоне частот 0,5-100 Гц твердых объектов массой до 100кг
Виброзащитная система 2	виброизоляция	В диапазоне частот 0,5-10 Гц продольных колебаний твердых объектов массой до 50кг

3.3.Описание функций на уровне физических операций

Описание функций отождествляется в данном случае с понятием физической операции

F = Q = (Am, E, Cm ), где

(6.5)

Q – физическая операция;

Am, Cm – соответственно входной, выходной поток (фактор) вещества, энергии или сигналов;

Е – наименование операции по превращению Am в Cm (операция Коллера).

Описание в форме (6.5) отвечает на вопросы: «что (Am)», «как (Е)», «во что (Cm)» преобразуется с помощью функции F.

В таблице 6.4. приведены примеры описания функций в форме (6.5).

Табл.6.4

Наименование системы	Am (вход)	E (операция)	Cm (выход)
Светильник	Электрический ток	Преобразование	Световой поток
Электроплитка	Электрический ток	Преобразование	Теплота
Мельница	Зерно + механическая энергия	Соединение	Мука
Грузовой автомобиль	Топливо	Преобразование	Движение груза
Зеркало	Луч света	Изменение направления луча света	Отраженный луч света

Описание входного Am и выходного Cm потоков должно содержать следующую информацию:

1. наименование потоков вещества, энергии или символов, либо другого фактора;

2. качественную характеристику потока (фактора), например, для потока «электрический ток» качественная характеристика может означать переменный;

3. основную физическую величину, характеризующую поток (фактор), ее стандартное обозначение, единицу измерения;

4. количественную характеристику потока (фактора) – значение физических величин или диапазон их изменения.

Для описания компонент Е при описании функции в виде (6.5) используется таблица Коллера, в которой описано 12 пар операций, позволяющих формализовано описать физические процессы любой системы.

Табл.6.5

№ п/п	Прямая операция	Обратная операция
1	Излучение	Поглощение
2	Проводимость	Изолирование
3	Сбор	Рассеивание
4	Увеличение	Уменьшение
5	Соединение	Разъединение
6	Накопление	Выдача
7	Изменение направления	Изменение направления

и т.д. 12 операций

Для более подробного формализованного описания функций используются более «тонкие» понятия:

1. физико-технический эффект;

2. физический принцип действия.

Эти понятия используются для описания физических законов и результатов их действия, они применяются при решении задач автоматизации технического творчества (решения изобретательских задач).