5.3. Формализованные методы исследования систем управления параметрический метод

Понятие физического противоречия занимает центральное место в концепции параметрического метода [15]. Сущностью метода является выявление и устранение физических проти­воречий, присущих исходной системе. Под физическим про­тиворечием понимается взаимоисключающие требования, предъявляемые к элементу системы, состоящие в том, что один из характеризующих его параметров должен иметь два различных значения. При этом параметр элемента системы на­зывается узловым параметром, а характеризуемый им элемент — узловым элементом.

Очевидно, что для одновременного улучшения каких-либо двух противоречивых показателей системы необходимо заме­нить соответствующий им узловой элемент объектом, удовле­творяющим требованиям, зафиксированным в физическом противоречии.

В общем случае базу параметрического метода образуют системы, выполняющие ту или иную функцию и удовлетво­ряющие требованиям какого-либо физического противоречия.

Применение метода возможно в двух вариантах: эвристи­ческий (с «ручным» алгоритмом решения поисковых задач) и направленный (с применением «машинных» алгоритмов).

Все элементы базы эвристического варианта параметриче­ского метода описываются только по одному признаку — «удовлетворять требованиям физического противоречия». А

признак «выполнять функцию...» определяется пользователем в результате анализа производных систем на предмет одно-функциональности с исходной системой. Схема метода представлена на рис. 5.1.

		Анализ показате-		Формулировка
ММ ^		лей на противо-	(ПЬП2) ^	физического	к к.
i		речивость	►	противоречия
		Цикл К

В

{S

	Анализ
{S}K	системы S0
	и {S} на
	однофунк-
	циональ-
	ность

(0)_к

|ФС-

ыбор из {О*} объектов, удов­летворяющих требованиям фи­зического проти­воречия Ч?

Замена К-го узлового элемента ■*[ системы S₀ объектами {0*}_к.

{S^F

ММ

ы Анализ системы S₀ и {S }_к на тождест-

венность математических моделей

Цикл К

Рис. 5.1. Блок схема параметрического метода S₀ — исходная система; ММ — математическая модель S₀; (П], ГЦ — противоречивые показатели; — физическое противоречие; {О*} — база эвристического варианта параметрического метода; ФС — функциональная структура S₀; {S} — множество производных систем; {S^F} — множество систем, однофункциональных с исходной; {S} — исходное множество систем.

Главная трудность состоит в формировании множества {О*} — базы эвристического варианта параметрического ме­тода.

В основу формирования базы данных положен принцип выбора из множества объектов с парными свойствами, т.е. объектов, удовлетворяющих требованиям соответствующего физического противоречия.

В описании объекта с парными свойствами указываются как сами эти свойства, так и условия их реализации.

В работе [15] приводятся 14 эвристических приемов устра­нения физических противоречий, при этом, чем меньше номер приема, тем выше вероятность с его помощью устранить фи­зическое противоречие.

Прием 1. Заменить узловой элемент системой, состоящей из двух элементов, каждый из которых характеризуется одним из значений параметра, указанного в формуле физического противоречия (ФФП).

Прием 2. Заменить узловой элемент объектом, различные части которого имеют различные значения параметра, указан­ного в ФФП.

Прием 3. Заменить узловой элемент системой, состоящей из множества одинаковых элементов, каждый из которых ха­рактеризуется одним значением параметра, указанного в ФФП, а система в целом — другим значением.

Прием 4. Заменить узловой элемент объектом, который ха­рактеризуется двумя параметрами, аналогичными узловому параметру, каждый из которых имеет одно из значений, ука­занных в ФФП.

Прием 5. Изменить условия, в которых находится узловой элемент, таким образом, чтобы его различные части имели различные значения параметра, указанного в ФФП.

Прием 6. Изменить условия, в которых находится узловой элемент, таким образом, чтобы на различных стадиях (фазах) жизненного цикла исходной системы он характеризовался различными значениями параметра, указанного в ФФП.

Прием 7. Заменить узловой элемент объектом, который на различных стадиях (фазах) жизненного цикла исходной сис­темы характеризуется различными значениями параметра, указанного в ФФП.

Прием 8. Заменить узловой элемент объектом, который претерпевает превращение (например, фазовое) в другой объ­еьст, при этом каждый из них характеризуется одним из значе­ний, указанным в ФФП.

Прием 9. Включить узловой элемент в состав системы, ко­торая характеризуется одним значением параметра, указанно­го в ФФП, а узловой элемент — другим значением.

Прием 10. Заменить узловой элемент объектом, который характеризуется параметром, аналогичным узловому парамет­ру, с таким значением, что его по отношению к различным внешним объектам можно было бы считать «различным».

Прием 11. Изменить условия, в которых находится узловой элемент, таким образом, чтобы он превратился (например, за счет фазового перехода) в другой объект, причем перед пре­вращением он характеризовался бы одним значением пара­метра, указанного в ФФП, а после превращения — другим значением.

Прием 12. Изменить условия, в которых находится узловой элемент, таким образом, чтобы одна из его частей претерпева­ла превращения (например, за счет фазового перехода) в дру­гой объект, который характеризуется одним значением пара­метра, указанного в ФФП, а оставшаяся часть узлового эле­мента — другим элементом.

Прием 13. Изменить условия, в которых находится узловой элемент, таким образом, чтобы он характеризовался двумя различными параметрами, аналогичными узловому параметру, каждый их которых имел бы одно из значений, указанных в ФФП.

Прием 14. Рассмотреть узловой элемент как систему, кото­рая характеризуется одним значением параметра, указанного в ФФП, а одним из ее элементов — другим значением.

Выбор приемов осуществляется в соответствии с рекомен­дуемыми правилами [6]:

Если указанные в ФФП показатели характеризуют исход­ную систему на различных стадиях и фазах жизненного цикла (изготовление, транспортировка, хранение, функционирова­ние, ремонт и т.п.), то лучшие результаты дает применение приемов устранения физического противоречия «во времени» — приемы 6, 7, 8, 11.

Если указанные в ФФП показатели одновременно присущи исходной системе, то лучшие результаты дает применение приемов устранения физического противоречия «в простран­стве» — приемы 1, 2, 5, 12.

Если по условиям поисковой задачи замена узлового эле­мента недопустима, то лучшие результаты дает применение приемов «изменение условий» — приемы 5, 6, 9, 11, 12, 13.

Если требования к узловому элементу сформулированы с точки зрения различных внешних объектов или исходя их раз­личных систем отсчета, то наилучшие результаты дает приме­нение приемов «в отношении» — приемы 10, 14.

Если требуется получить наиболее простое решение поис­ковой задачи, то наилучшие результаты дает применение приемов 3, 4 и 10.