- •Исследование систем управления
- •Учебник
- •Москва 2003
- •Глава 1. Концептуальные основы исследования систем управления
- •1.1. Понятия, определяющие структуру системы
- •Понятие структуры системы
- •Понятие внешней среды
- •1.2. Понятия, определяющие процесс функционирования системы состояние системы
- •Движение (функционирование) системы
- •1.3. Характеристика процессов системы понятие процессов системы
- •Процессов
- •I подсистема-j |
- •I подсистема-l
- •I подсистема-n
- •Обратная связь
- •Обратная связь
- •Функции процесса обратной связи
- •Обратная связь
- •Обратная связь
- •Обратная связь
- •Функция процесса ограничения системы
- •Системный
- •1.4. Классификация систем характеристика различных классов систем
- •Классификация систем
- •1.5. Понятие системы управления
- •Положительная сторона
- •Отрицательная сторона
- •1.6. Цель системы управления
- •1.7. Закон управления системой
- •У правляющий орган (управляющая система)
- •1.8. Критерии эффективности управления системой
- •Глава 2. Методологические основы исследования систем управления
- •2.1. Системный подход как общеметодический принцип исследования систем управления понятие и основные черты системного подхода
- •Сущность системного подхода
- •Порядок выделения исследуемой задачи (объекта) из внешней среды
- •2.2. Задачи анализа и синтеза систем управления задачи анализа систем управления
- •Определение объекта анализа
- •Структурирование системы
- •Определение функциональных особенностей системы управления
- •Исследование информационных характеристик систем
- •Формирование замысла и цели создания системы управления
- •Формирование вариантов облика новой системы
- •Приведение описаний варианта облика системы во взаимное соответствие
- •Разработка требований к системе управления
- •Реализация разработанных требований к системе управления
- •2.3. Принципы анализа и синтеза систем управления
- •Принцип физичности и его постулаты Принцип физичности
- •Принцип моделируемости и его постулаты Принцип моделируемости
- •Принцип целенаправленности и его постулаты Целенаправленность системы
- •2.4. Виды анализа и синтеза систем управления структурный анализ и синтез систем управления Структурный анализ систем управления
- •Структурный синтез систем управления
- •Функциональный анализ и синтез систем управления
- •Функциональный анализ систем управления
- •Функциональный синтез систем управления
- •Информационный анализ и синтез систем управления
- •Коммуникационная (информационная) схема передачи информации в системе управления
- •Классификация информационных процессов
- •Структура информационного процесса
- •Информационный анализ систем управления
- •Информационный синтез систем управления
- •Параметрический анализ систем управления
- •Параметрический синтез систем управления
- •2.5. Уровни исследования и структура показателей систем управления уровни исследования систем управления
- •Структура показателей систем управления
- •Оценка информативности показателей анализируемой системы управления
- •Глава 3. Особенности анализа и синтеза различных видов систем управления
- •Зл. Особенности анализа и синтеза технических систем управления особенности технических систем управления
- •Специфика отдельных видов анализа и синтеза технических систем управления
- •Основы синтеза облика перспективной технической системы управления Цели и характер обоснования облика новой технической системы управления
- •Общая процедура обоснования облика перспективной тсу
- •3.2. Особенности анализа и синтеза эргатических систем управления особенности эргатических (человеко-машинных) систем управления
- •Инженерно-психологические проблемы, требующие решения в процессе создания и эксплуатации эргатических систем управления
- •Специфика отдельных видов анализа и синтеза эргатических систем управления
- •Типовые противоречия разрешаемые в процессе создания новых эргатических систем управления
- •Типовые противоречия, разрешаемые в процессе создания новых эсу
- •Содержание нововведений в зависимости от глубины реорганизации эсу [10]
- •Основные вопросы, решаемые в цикле исследования [10]
- •3.3. Особенности анализа и синтеза организационных систем особенности организационных систем управления
- •Методология анализа и синтеза организационных систем управления
- •Специфика отдельных видов анализа и синтеза организационных систем управления
- •Параметрический анализ и синтез организационных систем управления
- •Основные черты организационного управления
- •Основные требования к организационному управлению
- •Глава 4. Системный анализ и синтез проблемы
- •4.1. Общая характеристика проблемы как системы понятие проблемы и проблемной ситуации
- •Представление проблемы как системы
- •Этапы процесса решения проблемы Характеристика этапов процесса решения проблем
- •Этапы системного анализа проблем совершенствования и развития систем
- •Этапы системного анализа инновационных проблем
- •Системный синтез и анализ проблемы
- •4.2. Исходная постановка (формирование) проблемы
- •4.3. Формирование целей и условий решения проблемы условия формирования целей
- •Выявление и систематизация подцелей
- •Построение «дерева целей»
- •Состав подцелей
- •Последовательная декомпозиция целей
- •«Дерево целей» промышленного предприятия [6]
- •Установление условий решения проблемы
- •4.4. Структуризация проблемы и систематизация путей достижения целей основные понятия и этапы структуризации проблем Основные понятия структуризации проблемы
- •Этапы структуризации проблемы
- •Уточнение структуры системы
- •Уточнение структуры объекта управления
- •Уточнение функционально-информационной структуры системы управления
- •Критический анализ функционирования системы управления Цели анализа функционирования системы
- •Анализ причинно-следственных связей
- •Пример. Анализ причинно-следственных связей нарушений технологической дисциплины [6]
- •«Дерево путей достижения целей»
- •Пример. Построение «дерева достижения целей» применительно к проблеме управления качеством продукции
- •Оценка значимости проблем
- •4.5. Выявление и выбор альтернатив решения проблемы этапы выделения альтернатив
- •Решения, зависящие от области их использования
- •Принятие решения на основе исходной информации различной полноты
- •Формирование решения проблемы в целом
- •Выбор оптимальных решений Постановка и решение задачи оптимизации
- •Решение задачи и анализ результатов
- •Глава 5. Методы исследования систем управления
- •5.1. Системный подход к проявлению идеи
- •Сущность идеи
- •Первый цикл проявления идеи
- •5.2. Эвристические методы исследования систем управления методы активизации техологии творчества
- •Ассоциативные методы
- •Метод мозгового штурма
- •Метод синектики
- •5.3. Формализованные методы исследования систем управления параметрический метод
- •Морфологический метод и его модификации
- •Метод организующих понятий
- •Метод десятичных матриц поиска
- •Комбинаторный метод
- •Методы логического поиска Метод и — или — дерево
- •Метод логического мышления
- •Алгоритм решения изобретательских задач (ариз)
- •Обобщенный алгоритм поиска новых технических решений
- •5.4. Статистические методы анализа систем управления сущность и область применения
- •Корреляционный анализ
- •Дисперсионный анализ
- •Ковариационный анализ
- •Метод временных рядов
- •Метод главных компонентов
- •Факторный анализ
- •5.5. Детерминированные методы анализа систем управления сущность и область применения
- •Инфлюентный анализ
- •5.6. Синтез систем управления методами оптимизации синтез систем управления методами безусловной оптимизации Сущность и область применения
- •Методы нулевого порядка
- •Методы первого порядка
- •Методы второго порядка
- •Синтез систем управления с помощью многокритериальной оптимизации
- •5.7. Синтез систем управления методами математического программирования
- •Общая характеристика методов математического программирования
- •Методы решения задач линейного программирования
- •Методы решения задач нелинейного программирования
- •Методы решения задач дискретного (целочисленного) программирования
- •Методы динамического программирования
- •Методы стохастического программирования
- •5.8. Анализ и синтез систем управления с помощью математических теорий теория принятия решений
- •Теория массового обслуживания
- •Теория эффективности
- •Теория игр Сущность синтеза игровых задач управления
- •Содержание
- •Глава 1. Концептуальные основы исследования
- •Глава 2. Методологические основы
- •Глава 3. Особенности анализа и синтеза
- •Глава 4. Системный анализ и синтез проблемы 209
- •Глава 5. Методы исследования систем управления 297
Основы синтеза облика перспективной технической системы управления Цели и характер обоснования облика новой технической системы управления
Процесс создания новых технических систем управления (ТСУ) связан с разработкой требований к ним, которые отражали бы качество и эффективность реализации системами своих целевых функций при определенных условиях и способах применения (использования).
Для выработки этих требований проводится процедура, получившая название технического обоснования перспективной системы. Данная процедура предполагает определение состава и типа элементов будущей системы и их представление наиболее существенными характеристиками, показывающими место и роль элементов в системе. На основе этих характеристик составляется тактико-техническое задание (ТТЗ) промышленности на разработку и производство новой технической системы.
Тактико-техническое задание содержит:
формулировку цели и задач, выполняемых технической системой управления;
требования к схеме (порядку) применения;
требования к обеспечивающим элементам (компонентам);
условия эксплуатации;
показатели унификации составных частей системы управления;
требования к объему документации, предъявляемой заказчику;
♦ число изделий, предназначенных для испытаний
(например, летно-конструкторских). Процесс создания новых технических систем управления (ТСУ) и его участников показан на рис.3.1[ 16],
Заказчик ТСУ
Разработчик ТСУ
Выработка требований к ТСУ
Техническое обоснование облика ТСУ
Заказчик и разработчик ТСУ
Проектиование
Разработка технического предложения
Составление
тактико-технического задания
Согласование
тактико-технического задания
Разработка эскизного проекта
1
Контроль соответствия тактико-техническому заданию
Разработка рабочей документации
Производство опытных образцов ТСУ
Принятие к серийному производству ТСУ
Испытание образцов ТСУ (например,
летно-конструкторские)
Рис. 3.1. Процесс создания новых ТСУ и его участники.
Требования к новым ТСУ определяются в процессе технического обоснования облика ТСУ, результаты которого должны позволить представить общие черты ТСУ еще до ее реаль-
155 ного выполнения. Поэтому задача технического обоснования облика является задачей системного синтеза.
На этапе технического предложения определяются тактико-технические характеристики (ТТХ) объекта проектирования, дается его краткое описание и схема функционирования, выбирается конструктивно-компоновочная схема или ее вариант, определяется объем работ, производится оценка производственной и экспериментальной базы, разрабатывается генеральный график создания системы и составляется перечень исполнителей-разработчиков.
i
Потребности в создании новой ТСУ.Задачи, стоящие перед системой более высокого уровня.
Условия применения (эксплуатации) ТСУ (влияние внешней среды) |
1 |
Техническое обоснование облика ТСУ |
|||
Цели и требуемые характеристики ТСУ в целом |
|||||
|
—> 1 |
||||
|
|
+ Т |
|||
Современный уровень развития науки и техники |
|
• Структура системы и типы ее элементов (компонентов) |
Специальные требования к качеству ТСУ и эффективности ее применения
Тактико-техническое задание на разработку и производство перспективной ТСУ
Рис. 3.2. Система обоснования и выработки тактико-технического задания на ТСУ.
Тактико-технические характеристики ТСУ — это упорядоченная по определенному замыслу совокупность количественных характеристик ТСУ, определяющих их свойства. В ТТХ могут отражаться такие свойства ТСУ, как производительность, а также массовые, габаритные и прочие характеристики. В общем случае свойства новых ТСУ могут описываться через показатели их качества или эффективности. Качество ТСУ определяется ее потенциальной пригодностью для выполнения задач целевого применения. Эффективность является свойством процесса применения ТСУ и характеризует способность их достигать цели при своем качестве, условиях и способах применения.
Для этапа эскизного проектирования характерными элементами являются теоретическое и экспериментальное обоснование главных характеристик, технических и технологических решений по созданию ТСУ в целом и ее основных частей.
На этапе разработки рабочей документации важной задачей является подготовка полного комплекта конструкторской документации и комплексной программы экспериментальной отработки создаваемой ТСУ.
На каждом этапе проектирования решаются задачи системного синтеза, представляющих ТСУ с различной степенью детализации [4].
В рассматриваемой последовательности этапов проектирования этап обоснования облика перспективной ТСУ представляется в виде верхнего уровня проектных работ, сущность которого раскрыл Г.Блаау «В проекте любой системы можно выделить три уровня: архитектура, исполнение и реализация.
Архитектура системы — это функциональное проявление системы с точки зрения пользователя, под исполнением понимается логическое описание внутренней структуры, дающее возможность исполнения этих функций, реализация — физическое воплощение исполнения» [16].
Техническое обоснование облика ТСУ включает описание с помощью специальных требований функционального проявления ТСУ с точки зрения пользователя.
Вышеуказанное позволяет сделать следующий важный вывод [16]:
Техническое обоснование облика перспективных ТСУ относится к классу задач системного синтеза и представляет собой процесс разработки архитектуры сложной ТСУ, исходя из принципов многокритериальности, декомпозиции и итеративности.