8.2. Прогнозирование технического облика перспективного образца

Поисковое прогнозирование, проводимое в рамках обоснования основных направлений развития техники, предполагает анализ объективных тенденций развития, определение возможных путей создания нового образца и получение представления как об основных технических и других количественных характеристиках, так и о техническом облике систем будущего.

Понятие облика технической системы, или технического облика системы, является сравнительно новым, появилось в связи с бурно развивающейся теорией больших технических систем и еще недостаточно определилось на практике.

О бращаясь к методологии системного анализа, можно заключить: являясь категорией системологии, понятие технического облика должно отражать не только конфигурацию образца, не только его структуру, но и взаимосвязи составляющих сложные объекты подсистем и элементов во множестве присущих им взаимосвязанных свойств (характеристик) и функций. Призванное описывать иерархические структуры, это понятие также

иерархично по содержанию и уточняется по мере детализации конкретной системы. Наиболее полно концепцию облика можно отразить в виде граф-модели (рис 8.2)

Вершинами графа являются: w_ – технический облик системы; v_ – совокупность подсистем и элементов системы; x_ – совокупность определяющих характеристик (параметров); _ – совокупность выполняемых функций, где  – уровень иерархии.

v_ , x_ , _ совместно определяют облик системы на  -м уровне ее исследования

,

где N – количество уровней иерархии.

Таким образом, можно заключить, что технический облик – совокупность структурных и параметрических данных, отражающих наиболее существенные технические решения и особенности образца (комплекса, системы), состав и способ объединения его функционально связанных элементов между собой.

Исходя из приведенного определения, прогнозирование технического облика предполагает генерирование множества альтернатив возможной структуры образца, для чего необходимо произвести систематизацию, обзор и анализ всей совокупности функциональных подсистем и агрегатов, иерархически ограниченной некоторыми структурными характеристиками и способами их задания. Очевидно, что такую задачу можно решить методом морфологического анализа. Трудность заключается в том, что с введением новых элементов в морфологическую матрицу комбинаторный процесс разрастается в геометрической прогрессии, так как формирование морфологии системы предполагает одинаковую значимость всех ячеек морфологического ящика.

Размерность задачи можно значительно сократить (или упорядочить) путем придания каждой морфологической ячейке некоторого «веса» относительно выбранного критерия предпочтения.

Исходя из того, что в прогнозирующей системе на этапе выбора совокупности предпочтительных альтернатив технического облика (ТО) образца такой критерий, как правило, задается в виде

, ,

где – компоненты критерия предпочтения;

– вес компонента критерия, , , каждой альтернативе облика может быть поставлена в соответствие некоторая оценка приоритета (ранг) по показателю .

Так как уже при прогнозировании технического облика перспективного образца задается уровень качества будущей системы, то выбор совокупности предпочтительных альтернатив должен вестись по компонентам (единичным критериям), которые учитывали бы факторы неопределенности, существующие на данном этапе разработки. К таким факторам относятся неопределенность в оценке истинных потребностей в образце новой техники (оценка применимости), техническая неопределенность (оценка перспективности) и технико-экономическая неопределенность (оценка риска).

Таким образом, в комплексный критерий предпочтения необходимо включить:

• оценку применимости варианта ;

• оценку перспективности варианта ;

• оценку риска внедрения ,

то есть

, .

Компонента применимости характеризует способность системы определенной альтернативы облика расширять состав выполняемых задач, возможность гибкого реагирования на изменение системы целей, появление новых видов и типов подсистем и так далее.

Введение в критерий компоненты перспективности обусловлено в первую очередь неоднозначностью структуры образцов новой техники. Многовариантность структуры, в свою очередь, обусловлена множеством типов элементов и их параметров.

Компонента риска характеризует специфику прогнозного исследования как формирование вероятностных оценок возможности появления определенных элементов системы к фиксированному моменту времени в будущем. Так как полностью устранить факторы неопределенности процессов перспективного развития невозможно, необходимо относительно каждой альтернативы определить меру реальности свершения того или иного события, которая, в свою очередь, формирует меру риска внедрения. Эти факторы неопределенности связаны с неполным представлением об имеющихся технических возможностях или сроках внедрения элементов системы. Относительно формируемых в прогнозирующей системе альтернатив обликов способы получения оценок , и будут различными. Это обусловлено заданием альтернатив технических обликов в виде иерархических структур.

Формирование оценок применимости ведется в такой последовательности:

1. Формируются частные показатели применимости

.

В число частных показателей могут включаться: возможность расширения состава выполняемых задач, возможность гибкого реагирования на изменение системы целей, возможность использования новых видов подсистем, возможность изменения применения.

2. Определяется «вес» частного показателя применимости :

.

3. Разрабатываются шкалы оценок частных показателей.

4. Формируется оценка применимости альтернативы облика. Оценка перспективности (нулевой показатель иерархии) также может быть определена относительно облика системы в целом. Эта оценка складывается из внутриуровневых оценок перспективности подсистем, входящих в системы. Естественно предположить, что оценки перспективности элементов системы на уровнях, близких к элементарному, будут оказывать незначительное влияние на общую оценку.

Формирование оценки перспективности ведется в такой последовательности:

1. Формируются частные показатели перспективности:

.

В число частных показателей перспективности могут включаться: степень усовершенствования технического уровня по сравнению с прототипом, степень отличия технического решения от известного решения, степень улучшения основных характеристик технического устройства, степень конъюнктурно-лицензионной значимости технического устройства.

2. Определяется «вес» частного показателя перспективности :

; .

3. Вырабатываются шкалы оценки частных показателей.

4. Формируются оценки перспективности по уровням N декомпозиций. Формирование оценок начинается с первого уровня иерархии. На всех последующих уровнях оценка перспективности ведется с учетом их взаимосвязей с элементами вышестоящих уровней .

5. Формируется оценка перспективности альтернативы образца, которая может быть выражена

,

где – значение частного показателя перспективности элемента на -м уровне иерархии;

– количество элементов на -м уровне иерархии.

Оценка риска так же, как и оценка перспективности, формируется по -м уровням иерархии альтернативы облика.

Количественное выражение величины риска (рис. 8.3) может быть получено по формуле

,

где – интервал времени, выходящий за пределы времени , к которому должна быть создана и внедрена система (по оценкам медианы);

– полный период времени создания и внедрения элементов альтернативы ТО.

Величина риска определяется для каждого уровня иерархии системы дифференцированно по элементам. Итоговая оценка величины риска альтернативы определяется по формуле

,

где – значение показателя риска элемента на -м уровне иерархии;

– количество элементов на -м уровне иерархии.

Формирование оценки риска ведется в такой последовательности:

1.Определяется показатель риска для каждого элемента альтернативы на каждом уровне иерархии.

2.Формируется оценка перспективности альтернативы технического облика образца.

После того, как определены характеристики P, Q и R для каждой альтернативы облика, рассчитывают значение K.

Предварительно каждая ячейка «морфологического ящика» получает оценку , соответствующую ее «весу». В данном случае задача комбинаторики объединяется с сетевой задачей, что дает возможность применения математического аппарата сетевого планирования. Найденная критическая зона решений будет являться совокупностью предпочтительных альтернатив технического облика, еще более сужающейся по мере проверки полученных вариантов прогнозируемой системы оружия на применимость.

Сформулированная задача решается на всех уровнях иерархии системы средств, то есть морфологическому перебору на уровне подсистем предшествует составление морфологического ящика и выделение критической зоны на более низких уровнях иерархии – уровнях агрегатов и узлов. Критическая зона при этом формируется путем последовательного исключения элементов, лежащих на критическом пути.

Исходной базой морфологического анализа служит информационный массив, представляющий собой совокупность структурных характеристик и диапазон их изменения в пределах возможной системы средств.