Содержанием системного анализа конкретного технического объекта является определение способа его построения и функционирования, требуемых характеристик образующих его устройств и алгоритмов оценка и обоснование принимаемых технических решений создание инструментальных средств для испытаний, отработки объекта в целом и при необходимости подготовки операторов.
Систематизацию опыта создания сложных технических объектов последовательно проводили Г. Гуд и Р. Макол 6, Р. Джонсон , Ф. Каст и Д. Розенцвейг 7, В. Н. Захаров 8 и . А. Растригин 9, . М. Тищенко и Дж. Джонс , I. X. Вермишев .
Основы методологии системного анализа были заложены в публикациях А.И. Кухтенко , .. Денисова и Д. Н. Колесникова . Результаты ее развития излагались в работах В.В. Дружинина и Д.С. Конторова , В.И. Николаева и В. М. Брука , Ю.Д. Козина . Информационные технологии моделирования, диагностики и испытаний сложных объектов детально изложены в работах Д.В. Гаскарова , , Б.Я. Советова и С.А.Яковлева , О.Ю. Сабинина , Дж Клира .
Методология системного анализа должна быть дополнена решением следующих проблем
снятия неопределенности процесса системного анализа относительно целей проектирования, возможных условий применения и поведения партнеров противников
рационального сочетания аналитических методов моделирования и натурных испытаний
Решение общей задачи распределения требований к устройствам, образующим сложный технический объект, по их точности и надежности должно опираться на априорные знания о функциональной зависимости показателя функционирования от характеристик устройств и внешней среды.
Для построения таких зависимостей на основе кмерного интеграла, выражающего результат усреднения условных показателей функционирования по жизненному циклу изделия необходимо использовать упрощающие гипотезы о характере жизненного цикла изделия и зависимости условных показателей от них.
В общем случае задача распределения требований является многокритериальной, но методами структурирования функция качества ее можно свести к совокупности однокритериальных задач .
Процесс исследований создаваемых сложных технических объектов включает проведение технических экспериментов для статистической оценки показателей функционирования, определения их зависимости от контролируемых факторов и параметрической оптимизации .
Статистическая оценка показателей функционирования осуществляется по алгоритмам, использующим методы планирования экспериментов и обработки полученных данных. Необходимый математический аппарат был изложен в трудах Р. Шеннона , .. Самарского , М. Мссаровича , Т. Саати . Применение этих методов предполагает независимость испытаний и неизменность свойств объекта и среды. Реально же в процессе проектирования по результатам испытаний производят доработки,
изменяющие свойства объекта, уточняют условия применения. К.Л. Пупков и И.Д. Кочубиевский предложили способы поэтапного проведения экспериментов и обработки их результатов для понижения дисперсии оценок по сравнению с методами усреднения за счет правильного учета информации, полученной на предыдущих этапах. Первые монографии, посвященные применению указанных методов к оценке показателей функционирования сложных технических объектов различного класса, опубликовали .. Шаракшанэ , .. Михалевич и .I. Волкович , Ю.М. Смирнов .
В публикациях Ю.М.Смирнова и С. Б. Ванга , рассмотрена задача минимизации погрешности в оценке вероятности сложного события по частотам элементарных событий при заданных затратах на экспериментирование.
Для определения зависимости показателей функционирования от контролируемых факторов методами регрессионного анализа ее описывают отрезком ряда Тейлора в окрестности рабочей точки.
В этом случае коэффициенты регрессии определяются по методу наименьших квадратов на основе результатов наблюдений за изменением входных и выходных параметров.
При моделировании можно проводить активные эксперименты с искусственными возмущениями по заранее спланированной программе. Если в основу активного эксперимента положить ортогональное планирование, при котором скалярное произведение разных столбцов матрицы плана X равно нулю, то коэффициенты регрессии оцениваются с минимальной дисперсией так как опыты ставятся с одновременным варьированием всех факторов, а их значение некоррелированы. Поскольку в линейном модели число неизвестных коэффициентов К 1, а число различных опытов при варьировании каждой переменной на двух уровнях М2, целесообразно уменьшать число опытов, сохраняя условие ортогональности X. В монографиях .В. Грановского и Ю.П. Адлера , В.В. Налимова и
С.М. Ермакова детально рассмотрены способы уменьшения числа опытов и способы учета ошибок при определении коэффициентов регрессии.
Задача параметрической оптимизации заключается в определении значений варьируемых параметров, при которых критерий оптимальности имеет минимальное значение, и выполняются ограничения на значения параметров. Основные допущения классической постановки задачи могут быть сформулированы следующим образом
критерий оптимальности единственный и однозначный
все параметры контролируемые и изменяются непрерывно
математическая модель совокупность критерия и ограничений детерминирована и может быть задана в виде алгоритма.
В общем случае задача распределения требований является многоэкстремальной, поэтому в основе всех алгоритмов поиска глобального экстремума лежит получение информации о расположении и величине локальных оптимумов. Поиск локального оптимума включает три этапа
1. выбор формы представления модели, учитывающей ограничения
2. определение направления движения к оптимуму
3. определение длины шага в выбранном направлении.
Каждый метод, реализующий эти процедуры, характеризуется областью применения и эффективностью, отражающей точность поиска, скорость сходимости, число обращений к модели, устойчивость и надежность. Детальную классификацию методов по указанным признакам выполнили еще в начале х годов К.И. Геминтерн и Б.И. Коган , Ф. Хилл , Д. Бертсекас , Д.Л. Молодцов .
В практических задачах параметрической оптимизации встречаются с тремя типами неопределенности 1
неопределенность цели реальное изделие будет компромиссом в сочетании требуемых качеств, но каким заранее неизвестно
неопределенность природы критерии могут зависеть от неконтролируемых параметров среды
неопределенность поведения партнера или противника значение критерия зависит от нашего выбора и выбора других лиц.
Детальный анализ способов устранения неопределенностей был выполнен .. Моисеевым, Р. Кини и К. Райфа .
В е годы Ю.Х. Вермишев, В.К. Кругликов и В.Н. Козлов развили общую концепцию математического эксперимента в области системного синтеза.
Практическим приложением методов анализа и синтеза к проектированию радиотехнических систем посвящены публикации В.И. Тихонова , А.П. Гладкиной , В.И. Меркулова и В.И. Лепина .
Возможность проведение машинных экспериментов в процессе разработки сложных технических объектов позволяет определить последовательность задач, решаемых методами имитационного моделирования и натурных испытаний, но ставит вопрос о наиболее рациональном использовании ограниченного числа экспериментов с увязкой результатов, получаемых разными методами.
Принципы сочетания процессов имитационного моделирования и натурных испытаний последовательно развивали И.Д. Кочубиевский ,
Н.И. Баклашов , В.М. Египко , И.В. Ипатко, С.А. Исаев и Г.С. Кондратенков . Основными проблемами, требующими дополнительной проработки и определяющими направление дальнейших исследований системного синтеза сложных технических объектов, являются
классификация и обобщение гипотез о характере изменения свойств объекта в процессе проектирования
обоснование и оценка эффективности методов учета изменений объекта и условий его применения, методов оптимального распределения ресурсов при поэтапной статистической оценке показателей функционирования
математическая формулировка и обоснование принципов рационального сочетания процессов имитационного моделирования и натурных испытаний создаваемых объектов.
Основой для внедрения экономикоматематических методов в процессы системного анализа послужили ранние работы А.Н. Волгина и Дж. Кемени . Активно развивались методы многотемного планирования и распределения ресурсов по направлениям технического развития на основе нормативных моделей работ в конце х годов В. П. Пересадой и Ю. М. Смирновым , а в конце х А. О. Поляковым и В. В. Колбиным .
. Формализации организационных решений были посвящены работы .. Абдулова о формировании организационных структур управления и М.Б. Игнатьева о принципе адаптационного оптимума, но исследования в этом направлении ведутся недостаточно активно, полностью игнорируя ранние публикации В. А. Лефевра по теории конфликтующих структур и И. Л. Букатовой о принципах эволюционного моделирования .
Эффективность производственнотехнологических комплексов основана на системного учете факторов, определяющих, с одной стороны, техникоэкономические параметры продукции, а, с другой стороны, требования и пожелания потребителей, распространяющиеся на все этапы жизненного цикла изделия 4, , .
Использование системных принципов при проектировании, моделировании и эксплуатации производственнотехнологических комплексов требует, в свою очередь, уточнения понятийного аппарата, развития теории качества и разработки эффективных процедур управления качеством продукции для различных этапов жизненного цикла.
Актуальность
- Київ+380960830922