РАЗДЕЛ 2
ТЕОРЕТИКО-МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ СИНТЕЗА ТЕРРИТОРИАЛЬНО
РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ОБЪЕКТОВ
Исходя из возможностей вычислительной техники и состояния математического
обеспечения систем проектирования применяемые до настоящего времени методы
анализа и синтеза территориально распределенных систем базировались, в
основном, на невзаимосвязанных моделях, отражающих различные стороны системной
организации. Кроме того в технологиях проектирования не находила должного
отражения концепция жизненного цикла синтезируемых объектов.
В условиях современного развития математических методов и вычислительной
техники появляется возможность разработки и внедрения технологий системного
проектирования ТРС – построения систем как целенаправленных объектов в базисах
системных свойств, системных ресурсов и структуры их жизненных циклов.
Предлагаемый подход к решению проблемы структурного синтеза ТРС базируется на
идее системного проектирования, объединяющей комплексы моделей и методов
решения задач, относящихся ко всем этапам жизненного цикла объекта. Он лежит в
русле функционально-структурного направления синтеза и анализа сложных
объектов, ориентированного на адаптацию ТРС в условиях изменений внешней
среды.
2.1. Формализация структурного описания и целей создания территориально
распределенных систем
Территориально распределенная система, как правило, состоит из большого
количества элементов со сложной схемой взаимосвязей между ними, поэтому
создание единого описания в процессе их структурного синтеза является
достаточно сложной задачей [149]. Традиционно для формализованного описания
структур объектов и задач проектирования используется аппарат теории множеств и
теории графов. Как правило, элементам системы ставят в соответствие вершины
графа, а связям между ними – дуги [41, 156].
Обобщение теоретико-множественного описания позволяет представить систему (ее
структуру) в виде [125, 233]: s = < e, r >, где e – множество элементов,
входящих в состав системы; r – множество отношений между элементами системы e.
При этом множество свойств, которыми обладает система s, может быть
представлено в виде p = j ( e, r ), где j – некоторое отображение.
Характерной особенностью ТРС как объекта проектирования и управления является
определяющая зависимость ее свойств (функциональных и стоимостных
характеристик) от ее пространственной организации. ТРС, представляемая в виде
s = < e, r >, может быть реализована множеством различных топологий G*. Исходя
из этого, каждой из топологических реализаций gОG* системы будет
соответствовать свой набор свойств
: (e, r, g ) p,
(2.1)
где – некоторое отображение.
Следовательно, представление ТРС в традиционном виде является достаточно общим
и может рассматриваться только в качестве ее концептуальной структурной модели
метауровня на ранних стадиях проектирования. При решении же задач структурного
системного синтеза и управления описание ТРС должно быть детализировано и
отображать ее топологические свойства
s = < e, r, g >,
(2.2)
где g – топологическая реализация структуры
При этом топологическая реализация ТРС может рассматриваться как совокупность
топологий элементов gE, отношений (связей) gR и траекторий (перемещений
информации, энергии, других ресурсов, определяемых, в основном, алгоритмами
функционирования системы А) gA, т.е. g = {gE, gR, gA}.
На первом этапе структурного синтеза, исходя из результатов анализа целей
системы, необходимо выделить подмножество важнейших свойств Pў, которыми должна
обладать ТРС. Выделенные свойства являются подмножеством множества свойств
Pў Н PU, которые могут быть получены на универсальных множествах элементов ЕU,
отношений между элементами RU и их топологий GU
РU = (ЕU, RU, GU).
(2.3)
Множество ЕU включает в себя всевозможные типы элементов, на которых может быть
построена ТРС. Множество отношений RU определяется возможными принципами
построения ТРС, а также распределением функций между элементами системы и, в
частности, описывает возможные схемы взаимосвязей между множеством элементов
ЕU. Состав множества RU определяется составом множества ЕU. Состав множества GU
определяется составом множеств ЕU и RU.
Отображение Pў на множества элементов ЕU, отношений RU и топологий GU неявно
определяет подмножества элементов Еў, отношений (связей) Rў и топологий Gў, на
которых может быть реализована ТРС с выделенными свойствами Pў. Таким образом
формируется область существования ТРС ={s}, которая исходя из существующих
технических, экономических, пространственных или других ограничений сужается до
допустимой области синтеза ={s}, , т.е. Е*Н ЕўН ЕU, R*Н RўН RU, G*Н GўН GU
[233]. При этом каждое из подмножеств области существования Eў, Rў, Gў и
допустимой области E*, R*, G* формируются с учетом других подмножеств (рис
2.1).
На последующих этапах задача структурного синтеза ТРС детализируется и сводится
к выбору таких подмножеств элементов eоН Е*, отношений rоН R* и топологий gоНG*
из допустимой области , которые обеспечивают наиболее рациональное (например, с
минимальными затратами ресурсов Со) достижение требуемых свойств Pў.
В соответствии с [240-241] формализация множества важнейших свойств
Pў = {p1, p2,..., } (где – количество выделенных свойств) позволяет получить
количественные оценки степени достижения цели системы и в этом смысле может
служить множеством частных критериев эффективности [2]. Среди наиболее общих
требований, предъявляемых к системам рассматриваемого класса (свойств ТРС),
выделяются [2, 41, 118, 222-223]: качество, сроки, стоимость, надежность
выполнения функций, загрузк
- Київ+380960830922