РАЗДЕЛ 2
МЕТОДОЛОГИЯ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ СТРУКТУРНОЙ ОПТИМИЗАЦИИ И МЕТОДИКА
ЕЕ РЕАЛИЗАЦИИ ДЛЯ АДАПТИВНОГО СИНТЕЗА ОПТИМАЛЬНЫХ ТСС СТО
Во втором разделе рассматриваются постановки задач структурной оптимизации и
методы их решения, реализуемые на основе методологии системного подхода в
различных его аспектах – системно-элементном, системно-функциональном,
системно-структурном и др.
Показывается, что для реализации предложенной концепции повышения эффективности
функционирования «Подсистемы» требуется комплексное использование двух аспектов
системного подхода – системно-структурного, системно-функционального.
Предлагается методика исследования, которая заключается в последовательной
реализации сначала системно-структурного, а затем системно-функционального
аспектов системного подхода.
Реализация системно-структурного аспекта позволяет сформировать полное
множество вариантов структур СТОС и соответствующих им вариантов ТСС СТО
заданного вида. На этом этапе реализации методики исследования главным является
определение закономерностей формирования подсистем СТОС исходя из элементного
состава СТОС и связей между ними. Поэтому даются характерные для СТОС
определения основных типов связей между его элементами – ограничительных связей
типа фиксированное и нефиксированное сопряжение, с помощью которых
обеспечиваются свойства целостности и собираемости СТОС и его подсистем.
Все варианты структуры СТОС и ТСС СТО адаптированы к конструкции СТОС,
поскольку формируются на основе элементного состава и связей между элементами,
которые характерны для данной конструкции.
Реализация системно-функционального аспекта заключается в построении моделей
вариантов ТСС СТО и их использовании для определения лучшего с точки зрения
векторного критерия, выражающего такие свойства процесса сборки, как
продолжительность и затраты ресурсов на его организацию и обеспечение. Эти
свойства являются основными, когда исследуется использование организационных
принципов построения процесса – распараллеленности, ритмичности,
пропорциональности, прямоточности, непрерывности.
Показывается, что методика исследования реализуется системой последовательно
выполняемых преобразований, для которых указываются методологические основы их
выполнения.
2.1. Анализ постановок задач структурной оптимизации и методов их решения на
основе методологии системного подхода
Методологией исследования системных объектов, к числу которых относится СТОС,
является системный подход, ориентирующий на исследование всех возможных их
вариантов. Реализация методологии системного подхода обеспечивается такой
постановкой задачи структурной оптимизации, в которой предусматривается
[10,100-102,106,107]:
* формирование множества альтернатив;
* формирование критериев для оценки альтернатив;
* выбор (определение) компромиссной альтернативы.
Прикладные исследования требуют разъяснения понятия альтернативы. При
автоматизации проектирования, управления производством и его организации под
альтернативой обычно понимают вариант системы, наделенный требуемыми
структурными свойствами [101,102,108,109]. При этом под структурными свойствами
подразумеваются различные инвариантные во времени свойства системы [107].
Требуемые структурные свойства обуславливаются требованиями к системам. Эти
требования наиболее часто выражаются в виде выполняемых системой функций или в
виде ограничений на выходные параметры проектируемой системы, которые еще иначе
называют условиями работоспособности.
В случае, когда требования выражаются в виде выполняемых системой функций ,
формирование варианта системы означает:
* определение множества элементов системы , разделяемого на подмножества ,
элементы каждого из которых способны выполнить соответствующую функцию ;
* распределение функций по элементам соответствующих подмножеств так, чтобы
каждая функция выполнялась одним из элементов подмножества.
Схема формирования варианта системы в случае, когда требования к системе
выражаются функциями , показана на рис.2.1.
Рис 2.1. Схема формирования варианта системы в случае, когда требования к
системе выражаются в виде выполняемых ею функций.
Вариант системы представляет собой цепочку, содержащую по одному элементу из
подмножеств . Число вариантов системы определяется произведением мощностей
подмножеств, т. е.:
Оценки вариантов с точки зрения заданных критериев позволяют осуществить выбор
наиболее предпочтительного варианта.
Описанный метод получения наиболее предпочтительного варианта системы, когда
требования к системе выражаются функцией , является методом морфологического
анализа, впервые предложенным Ф. Цвики [111] и получившим дальнейшее развитие в
работах [30,112-115].
Концептуально близок к методу морфологического анализа и метод комбинаторного
файла [25].
Расширением постановки задачи для рассматриваемого случая является введение
множества возможных принципов построения системы [23]. Каждому набору принципов
построения системы соответствует некоторое множество функций , из которого
необходимо выбрать подмножество , достаточное для реализации принципов .
Рассматривая систему как множество взаимосвязанных элементов и выделяя в нем
подмножество элементов , способных выполнять подмножество функций , вводится
отображение
Оптимальное отображение должно обеспечивать экстремум некоторых критериев при
выполнении заданных ограничений, которые отображают правила выполнения функций
элементами системы, возможности элементов и т. д. [23,109].
В случае, когда требования выражаются в виде ограничений на выходные параметры
проектируемой системы (чаще всего технической системы), т. е. в ви
- Київ+380960830922