§6. Декомпозиция сложных объектов (разделение на элементы на примере тс)

В основу декомпозиции системы положен принцип выделения и рассмотрения структур с двухуровневой иерархией: ТО разделяют на несколько элементов, каждый из которых имеет свою определённую функцию (или несколько функций) по обеспечению работы ТО. Сам технический объект представляет верхний уровень, а выделенные функциональные элементы – нижний.

При углублении анализа каждый выделенный элемент рассматривается как самостоятельный ТО, который также разделяется на несколько функциональных элементов и т.д. Объединение таких двухуровневых структур позволяет получить многоуровневую иерархическую структуру.

Главный момент в этом процессе – выделение двухуровневой структуры.

Предельное разделение ТО на элементы возможно до неделимых в функциональном смысле элементов (например, шарик в подшипнике).

Определение 1. Базовым (неделимым) элементом называется деталь (или часть детали, или совокупность частей деталей) с минимальным числом функций по обеспечению работы других элементов системы, при любом делении которых появляются элементы, не имеющие самостоятельной функции или с одинаковыми функциями.

Одновременно с разделением ТО на элементы выделяют объекты окружающей среды, с которыми рассматриваемый ТО находится в функциональном или вынужденном взаимодействии и которые существенно влияют на конструкцию ТО. К таким объектам в первую очередь относят объекты, воспринимающие действие ТО (компонента G в описании потребности P=(D,G,H)). Также к таким объектам окружающей среды относятся подводимая энергия, управляющие сигналы, неблагоприятные излучения и другие воздействия, оказывающие существенное влияние на конструкцию ТО.

При декомпозиции ТО также большое внимание уделяется главным элементам.

Определение 2. К главным элементам относятся рабочие органы и другие элементы, которые непосредственно взаимодействуют с предметом обработки G и другими объектами окружающей среды.

Свойства главных элементов.

1. функция главного элемента совпадает с функцией ТО или в решающей мере зависит от последней;

2. объекты ОС для главного элемента, как правило, совпадают с объектами, на которые направлено действие ТО.

Пример.

ТО – ручка для письма, G – бумага, главный элемент – перо или шариковый узел. Функция главного элемента – образование на бумаге видимого следа – совпадает с функцией объекта.

§ 7. Оптимизация

§ 7.1. Терминология задач оптимизации

Если некоторое действие или цепочку целенаправленных действий можно произвести различными способами, то возникает вопрос о выборе единственного решения из множества решений. Решения, по тем или другим признакам предпочтительные перед другими, называются оптимальными, а сама операция предпочтения – оптимизацией. Постановка задач оптимизации рассматривается наукой «Исследование операций» (ИСО). Воспользуемся терминами ИСО для постановки задачи оптимизации.

Операцией называется всякое мероприятие (система действий), объединенное единым замыслом и направленное к достижению определённой цели.

Операция есть всегда управляемое мероприятие. От нас зависит ход и исход операции, т.е. каким способом выбрать некоторые параметры, характеризующие её организацию. «Организация» здесь понимается в широком смысле слова, включая набор технических средств, применяемых в операции.

Всякий определенный выбор зависящих от нас параметров называется решением.

Те параметры, совокупность которых образует решение, называются элементами решения. В качестве элементов решения могут фигурировать различные числа, векторы, функции, физические признаки и т. д.

Пример. Если составляется план перевозок однородных грузов из пунктов отправления А₁, А₂, ..., А_m, в пункты назначения В₁, В₂, …, В_n, то элементами решения будут числа х_ij показывающие, какое количество груза будет отправлено из i-го пункта отправления A_i в j-и пункт назначения В_j. Совокупность чисел x₁₁,x₁₂,…,x_1n,…,x_i1,x_i2,…,x_in,…,x_m1,x_m2,…, x_mn образует решение.

Для упрощения мы будем всю совокупность элементов решения обозначать одной буквой х и говорить «решение х». В своей совокупности они формируют так называемое «множество возможных решений». Обозначим это множество буквой X, а тот факт, что решение х принадлежит этому множеству, будем записывать в виде формулы: х  Х.

Кроме элементов решения, которыми мы, в каких-то пределах, можем распоряжаться, в любой задаче исследования операций имеются еще и заданные, «дисциплинирующие» условия, которые фиксированы с самого начала и нарушены быть не могут (например, грузоподъемность машины; размер планового задания и т. п.). В частности, к таким условиям относятся средства (материальные, технические, людские), которыми мы вправе распоряжаться. Это ограничения, налагаемые на решение. Обозначим совокупность таких ограничений одной буквой .

Чтобы сравнивать между собой по эффективности разные решения, нужно иметь некоторый количественный критерий, так называемый показатель эффективности W (его часто называют «целевой функцией»). Этот показатель выбирается так, чтобы он отражал целевую направленность операции. «Лучшим» будет считаться то решение, которое в максимальной степени способствует достижению поставленной цели. Чтобы выбрать, «назвать по имени» показатель эффективности W, нужно прежде всего спросить себя: чего мы хотим, к чему стремимся, предпринимая операцию? Выбирая решение, мы, естественно, предпочтем такое, которое обращает показатель эффективности W в максимум (или в минимум). Например, доход от операции хотелось бы обратить в максимум; если же показателем эффективности являются затраты, их желательно обратить в минимум. Если показатель эффективности желательно максимизировать, мы это будем записывать в виде W  max, а если минимизировать — W  min.