План викладення матеріалу. 4.1 Життєвий цикл технічного об’єкту

ЖИТТЄВИЙ ЦИКЛ складних систем

Розділ 4.

4.1 Життєвий цикл технічного об’єкту. Основні положення, етапи та структура.

4.2 Системні дослідження та програмування ЖЦ

4.3 Адаптація великих технічних систем у ЖЦ

4.1 Життєвий цикл технічного об’єкту. Основні положення, етапи та структура

Структура ЖЦ - методологічний базис цільових програм, без яких розчленовані галузеві плани втрачають цільову орієнтацію і повинні заповнюватися умовними кінцевими результатами.

Розвиток НТ має два аспекти. З одного боку, НТ виступає як об'єкт досліджень, проектування, будівництва і використання, що об'єднується єдиною структурою ЖЦ, у межах якого здійснюються витрата ресурсів і досягнення народногосподарських цілей.

Об'єкти нової техніки проходять три основних етапи: проектування, побудову, цільове використання.

ВТС як єдине ціле функціонує і взаємодіє із середовищем функціонування "усіма, рівнями відразу", зберігаючи стійку і дієздатну свою внутрішню багаторівневу структуру, "крізь котру" проходить вся програма взаємоадаптації.

В даний час задачами системного проектування ВТС є не тільки і не стільки задачі побудови повних проектних рішень і випуску креслень, скільки прогнозування і можливо більше програмування цільового ефекту і наслідків запровадження нового покоління техніки у виробничу сферу.

Категорія системних властивостей являє зараз основу методології системного проектування. Вона полягає в тому, що проектні рішення складного об'єкта рекомендуються спочатку в базисі системних властивостей (досяжності, координування, усталеності, оптимальності, надійності й ін.), а потім - у базисі конструктивних елементів. Базис системних властивостей є математичною категорією, базис конструктивних елементів є системотехнічною або фізичною категорією.

Можна виділити такі три різновиди адаптивних ознак: морфологічні, що припускають існування в машинобудівній структурі ВТС відповідних елементів, спроможних брати на себе нові функції, породжувані новими цілями, новими процесами взаємодії із середовищем функціонування; функціональні, що припускають існування в структурі динамічних операцій ВТС відповідних частин, спроможних утворювати нові компоненти процесів ціледосягнення; поведінкові, що припускають існування в ерготичній структурі ВТС відповідних механізмів сприйняття і виробітку нестандартних рішень, спроможних утворювати нові категорії процесів ціледосягнення в нових видах зовнішніх середовищ.

Адаптація має два самостійних види: структурна адаптація, компонентами якої виступають склад виробляючих систем (технічного обслуговування, ремонту, матеріально-технічного забезпечення і т.п.) і структура циклу цільового використання і програмованої експлуатації об'єктів, функціями адаптації яких є взаємне пристосування складу виробляючих систем до структури циклів організованих груп об'єктів; адаптація систем інформації активних середовищ і груп об'єктів, у результаті якої повинні бути сформовані нормативи, розпорядження програмованої експлуатації, логічні умови і система пріоритетів у здійсненні циклів на множині функціональних макростанів об'єктів.

Автоматизовані інтегровані системи (АІС), що охоплюють виробничі процеси за структурою ЖЦ НТ, мають чітку, повну й економічно виправдану основу інтеграції. Повнота інтеграції базується на наскрізному розвитку об'єктової (цільової) системи інформації зі стадій проектування (засобами CAПP), побудови (засобами АСТПВ, АСУ ТП і АСУП) і програмованої експлуатації (АСПЕ).

Розгляд нової техніки, як системи, відчиняє нову проблематику, що включає цілепокладання, цілеорієнтацію і створення механізму ціледосягнення такою системою.

Основою програм адаптації є структура процесів ціледосягнення і ресурсної динаміки ВТС як цільової компоненти нової техніки. Вже на етапі системного проектування ВТС повинні бути виділені процеси ціледосягнення і керування ресурсами і процеси, що не можуть бути побудовані apriori і повинні будуть скластися за допомогою адаптації об'єкта до активного середовища і навпаки на етапі фактичного становлення ВТС.

Апарат опису системи: "об'єкт ↔ середовище функціонування" і моделювання процесів ціледосягнення дозволяють відобразити цілі у системні властивості об'єкта проектування.

Рис. 2. Схема ЖЦ складної технічної системи

Розвиток НТ, будучи складним, багатогранним і багатостадійним процесом, глибоко «зачіпає» зміну технологічної і інформаційної основи товариства в умовах науково-технічної революції. Таке фундаментальне переозброєння товариства новою інформаційною технологією потребує і створення нової методології в керуванні розвитком НТ, і побудови нових структур об'єктів розвитку. Природа інновацій (нововведень) в області розвитку НТ характеризується динамічністю і цілеспрямуванням, що повинні знайти форму відображення в новій інформаційній технології. У цих умовах НТ, принаймні методологічно, повинна розглядатися як цілісна, велика система з закономірним процесом розвитку. Формування останнього, його цільова орієнтація і супровід до кінцевих результатів повинні здійснюватися в рамках усього ЖЦ ОНТ. Навколишнє середовище дозволяє утворити цілісність НТ як великої технічної системи (ВТС) і здійснити процес її розвитку, забезпечуючи динамічність і цілеспрямування, планування і керування.

Процес розвитку НТ, як об'єкта планування, створення і розвитку не зводиться до традиційних об'єктових і галузевих категорій. Найбільш повним об'єктом планування і керування на всіх стадіях розвитку НТ є цільова програма діяльності, що об'єднує необхідну кількість проектів (розробок). Цей механізм повинний ефектно сполучити цільові методи планування з традиційними (галузевими і регіональними).

Розвиток НТ об'єднують два домінуючі початки: створення машин на нових фізичних принципах і побудова макропроцесів (і систем машин) на базі вихідних компонентів техніки, що функціонують на відомих фізичних принципах. Такий складний механізм надає властивість гіперстійкості процесу розвитку, що реалізується за рахунок динамічності інформаційних ресурсів ВТС. Фізичне ускладнення макропроцесів і систем машин перекладає проблему їхнього створення в категорію міжгалузевих, а задачу планування - в область задач програмування ЖЦ поколінь НТ. Структура ЖЦ - методологічний базис цільових програм, без яких розчленовані галузеві плани втрачають цільову орієнтацію і повинні заповнюватися умовними кінцевими результатами («валом»). Автоматизовані інтегровані системи (АІС), що охоплюють виробничі процеси за структурою ЖЦ НТ, мають чітку, повну й економічно виправдану основу інтеграції. Повнота інтеграції базується на наскрізному розвитку об'єктової (цільової) системи інформації зі стадій проектування (засобами CAПP), побудови (засобами АСТПВ, АСУ ТП і АСУП) і програмованої експлуатації (АСПЕ). Уніфікація і стандартизація систем інформації в АСК, інтегрованих по ЖЦ, можливі тільки в умовах інтегрованих автоматизованих систем керування (ІАСК) ЖЦ. Це один з істотних джерел економії інформаційних ресурсів у перспективних ІАСК.

Розвиток НТ має два аспекти. З одного боку, НТ виступає як об'єкт досліджень, проектування, будівництва і використання, що об'єднується єдиною структурою ЖЦ, у межах якого здійснюються витрата ресурсів і досягнення народногосподарських цілей. З іншої сторони, НТ створюється, функціонує і розвивається як система, для досягнення цілей котрої необхідно вирішувати «внутрішні» питання динамічної відповідності технічних засобів споживчим задачам. Ефективність рішення «зовнішніх» цільових задач буде визначатися ефективністю рішення «внутрішніх». На основі цих взаємозв'язків необхідно установити взаємні вимоги й обмеження, без коректного урахування яких поняття ефективності майже цілком втрачає зміст.

У розвитку концепції OHТ важливо виділяти комплекси цільових задач і визначати ті фрагменти організаційної і функціональної структур, що можуть бути створені на їхній базі. Комплекс задач розвитку НТ породжує достатньо складні структурні побудови. ІАСК у виробничій сфері найближчого майбутнього повинні зароджуватися, будуватися і використовуватися по прямому призначенню.

Одним з основних питань побудови ВТС, як ОНТ, є створення сучасних систем інформації і процесів їхньої переробки. Значні принаймні два принципи функціонування систем інформації в ІАСК. Перший - функціональний - повинний визначити організацію загальносистемної інформаційної бази, яка повинна створюватися, функціонувати і розвиватися за своїми законами, що має юридичну силу. Другий - цільовий - принцип, що має прикладний зміст, повинний ґрунтуватися на механізмі відображення, інформаційного моделювання реальних об'єктів і процесів у середовищі ВТС для рішення цільових задач. Ці принципи повинні бути розвиті в концепції ВТС як складові задачі внутрішнього і зовнішнього проектування систем інформації ВТС.

4.2 Системні дослідження та програмування ЖЦ

Сучасна техніка являє собою складну систему. Складність визначається власне складністю самих об'єктів техніки, складністю тих систем, що роблять цю техніку і забезпечують цільове використання об'єктів нової техніки, і складністю самих процесів взаємозалежного функціонування різноманітних видів техніки. Для рішення задач цільового використання техніки необхідний апарат опису самих об'єктів нової техніки і процесів, що відбуваються в цих об'єктах і взаємодіючих із ними виробляючих і забезпечуючи систем. Питання програмованої експлуатації нової техніки тільки почали розроблятися в даний час у теоретичному, методологічному і прикладному аспектах. У стадії становлення знаходиться також проблема системного проектування об'єктів сучасної техніки. Ці дві проблеми є основними в системних дослідженнях в області техніки. Ціллю розробки такого апарата є не тільки рішення конкретних прикладних задач з областей проектування, побудови і цільового використання нової техніки, але також створені основи науки про керований розвиток нової техніки. Одним із фрагментів нової наукової дисципліни є програмування життєвих циклів (ЖЦ) нової техніки [26].

Вона складена за таким планом:

1. Структура системи "об'єкт техніки - середовище функціонування".

2. Структури задач системного проектування і системних властивостей складних об'єктів.

3. Цілеорієнтація нової техніки в структурах життєвих циклів.

4. Механізми адаптації великих технічних систем у життєвих циклах.

В оточуючому нас світі розвиваються і взаємодіють дві макросистеми: природна - біосфери і штучна - техніка (у широкому змісті). У біосфері існування і розвиток ґрунтуються на двох фундаментальних механізмах: механізмі відтворення і механізмі боротьби за існування. Світ штучного - техніка - не має у своїй основі рівноцінних механізмів. Їх роль здійснюють різноманітні технологічні, економічні, ергономічні структури і процеси, які далеко не кращим чином взаємодіють між собою. Проте при уважному розгляді сучасної техніки як системи, можна виділити визначальні і домінуючі керовані процеси. Вони у відомій мірі відбивають аналоги з природної макросистеми. Дві такі аналогії майже очевидні. В живій природі основною "коміркою" є пара: співтовариство організмів (популяція) - середовище існування. Подібна структура у світі техніки подана системою "сукупність об'єктів техніки - середовище функціонування". У кінцевому обсязі, яким є біосфера Землі, із кінцевими запасами доступних мінеральних елементів, єдиний засіб додати органічній системі властивість безкінечного - це "змусити" процес існування системи чинити круговорот. Життя "використовувало" структуру, цикл для свого "безкінечного" існування і розвитку. Структури циклів запозичені в природі і перенесені у світ техніки. Зрозумілий тому інтерес до структури циклів у дослідженнях процесів розвитку техніки. Еквівалентом механізму боротьби за існування у світі техніки є система цілеполягання і цільового керування в розвитку техніки і процесах функціонування. Саме цей зміст вкладається в поняття програмування життєвих циклів нової техніки. Структура системи "об'єкт техніки ↔ середовище функціонування" [26].

Об'єкти нової техніки проходять три основних етапи: проектування, побудову, цільове використання. На перших двох етапах об'єкт є пасивною категорією, лише на останньому він стає активною системою. Виробляючі системи (проектування і побудови) є активними, як і середовище функціонування об'єкта на фінальному етапі. Таким чином, структуру циклу ми можемо уявити шісткою моделей:

Вся складність структури, процесів і взаємозв'язків кожної пари моделей , може бути подана множиною часткових моделей. Така система моделей повинна "покривати" усі задачі, що утворюють процеси розвитку об'єкта і цільового використання. У загальному таке покриття характеризує функціональну повноту системи моделей. Вихідною для побудови системи моделей є множина цілей G {Gi}, для досягнення яких створюється об'єкт нової техніки. Ясно, що така множина може бути предметно інтерпретованою на ІІІ-у етапі ЖЦ. Таким чином, першою моделлю об'єкта можна вважати модель динамічної операції Di, здійснюваної об'єктом по досягненню цілі Gi. Множини G і D{Di} повинні мати взаємооднозначне відображення a_GD. У загальному випадку моделі D_i мають складну ієрархічну структуру, у якій об'єднані динаміка елементів системи, динаміка зміни структури агрегатів, динаміка взаємодії підсистем складного об'єкта.

Для заданої послідовності цілей G1_, G2,..., Gi_,..., Gk може бути побудована послідовність операцій D1_, D2_,..., Di_,..., Dk _, яка розглядається як деяка цільова структура P , названа пакетом динамічних операцій. Моделі Di, Ð{Di} описують функціональну динаміку об'єкта, що в узагальненому виді описується в моделі . Для цих моделей вводиться простір процесів функціональної динаміки . Другою важливою моделлю об'єкта є його машинобудівна структура , у якій подані відношення типу "деталь ↔ вузол", "вузол ↔ пристрій", "пристрій ↔ агрегат" і т.д., у класі відношень "частина - ціле". У загальному випадку таку модель можна уявити деревоподібним графом із кінцевим числом рівнів. На такій структурі зручно побудувати специфікацію машинобудівної конструкції і створювати базу даних.

На основі пари моделей будується модель ресурсної динаміки , засобами якої описуються процеси витрати і відновлення ресурсів об'єкта R(t). У складному об'єкті ресурси мають різноманітну фізичну природу і структуру. Технічний ресурс, заданий на , ергономічнийресурс, заданий на , і т.д. Для цих моделей вводиться простір процесів ресурсної динаміки . Простір утворить середовище для процесів X(t) . Покажемо цей зв'язок. Пакету відповідає послідовність інтервалів t_i Î Т і розмірів u_i (t), що визначають час виконання операцій Di і швидкість витрати ресурсів R об'єктом. Процес R(t) описується зростаючою функцією, що має верхню межу Rsup, у вигляді

. (3.1)

Тому що порядок проходження операційу пакеті Р відповідає послідовності цілей , то відображення цього порядку в процес витрати ресурсів R(t) може бути задано автоматним відображенням. , іншими словами, підінтегральна функція може бути подана логіко-алгебраїчним виразом

, (3.2)

де - логічні змінні, для яких справедливі умови одиничності і повноти

. (3.3)

Множина розглядається як вихідний алфавіт автомата. Таким чином, рекомендується можливість замкнути опис функціональної і ресурсної динаміки, побудувавши відображення множини цілей у множину процесів . Ресурс R розглядається як внутрішній ресурс об'єкта, що закладений у нього до рівня при побудові. Таким чином, етап ІІ ЖЦ "передає" із виробляючої системи М в середовище функціонування ресурс рівня , носієм якого є об'єкт. Динаміка рекомендується моделлю .

4.3 Адаптація великих технічних систем у ЖЦ

Великі технічні системи стали останнім часом об'єктом пильної уваги і всебічних досліджень. Серед багатьох важливих висновків, побудованих у теорії систем, для нас мають значення існуючі. Зараз уже немає необхідності доказувати значимість і конструктивність структури життєвих циклів у розвитку ВТС. Ясно так само те, що чим складніша ВTC, чим вище властивість багатофункціональності, чим більше кількість рівнів і склад цілей, для досягнення яких створюється ВTC, тим менш жорстким повинний бути закон функціонування системи, тим більш багатим механізмом адаптації повинна володіти ВТС. У системі "об'єкт ↔ середовище функціонування" механізм адаптації повинен бути двонапрямний, що реалізує процеси взаємної адаптації. У такій системі більш стаціонарне і консервативне є середовище функціонування. Об'єкт ВТС - є носієм нових функцій, носієм процесу відновлення техніки, тому і механізм адаптації в об'єкті повинний бути більш гнучким і динамічним.

ВТС як єдине ціле функціонує і взаємодіє із середовищем функціонування "усіма, рівнями відразу", зберігаючи стійку і дієздатну свою внутрішню багаторівневу структуру, "крізь котру" проходить вся програма взаємоадаптації. Заслуговує на увагу механізм адаптації в біологічних системах.

Організм складається з клітин, клітини мають значну функціональну самостійність. У системі організму вони знаходяться під контролем рівня об'єднання. Над цим рівнем функціонує й управляє ним рівень популяцій, що у свою чергу складають самостійну категорію - вид. Кожний рівень має механізми, що охороняють його функціональну самостійність і усталеність при зміні зовнішньої по відношенню, до цих рівнів середовища. У кібернетиці такого роду механізми визначені поняттям "гомеостаз". Кожний рівень організації має свій механізм гомеостазу.

Звідси зроблений висновок, що організми можуть існувати в природі і розвиватися, укладаючи в якості елементів багаторівневу систему гомеостазу. На кожному з цих рівнів система має домінуючу властивість, зберігання якої є неодмінною умовою існування організму в середовищі. Середовище так само має механізм гомеостазу як підсистема більш складної метасистеми. Завдяки гомеостазу біосфери організм може дихати, завдяки гомеостазу біоценозу (сукупності рослин і «тварин) - харчуватися. Загалом, усі механізми гомеостазу утворять функціонально замкнутий макромеханізм, структура котрого і є основою циклів існування й еволюції органічного світу. Кожний рівень гомеостазу функціонально невід’ємний від інших рівнів, причому залежність і₀ -го рівня більш сильно виявляється на більш високих рівнях організації.

У системі механізмів гомеостазу пристосувальні процеси укладаються з цілеспрямованих дій. Без властивості цілеспрямування на всіх рівнях функціонування всієї системи механізмів гомеостазу не має змісту і взагалі нездійсненне. Закони функціонування "сконструйовані" таким чином, що "руйнація" механізму цілеорієнтації призводить до деструкції всієї системи гомеостазу.

Таким чином, пристосування до середовища виробляється в процесі видоутворення і являє собою його складову частину. Слід зазначити, що в самих екстремальних умовах адаптації пристосувальний потенціал формується саме в тих організмах, що є носіями максимального різноманіття. Іншими словами, механізми гомеостазу і цілеорієнтації "збалансовані" таким чином, що виживають найдужчі організми, але не в змісті фізіологічному, а в змісті генетичному (різноманіття). У еволюційному механізмі природа не передбачила місця корисливому індивідуалізму або іншому егоїзму осіб. Природа наполегливо бореться за розмаїтість як засіб еволюції. При екстремальних впливах середовища існування і навколишньої популяції, генетична структура популяцій зберігається без істотних змін.

Розглянемо проблему пристосувань і еволюції у світі. У техніці, зокрема, у кібернетиці прийнято говорити про адаптацію як про властивість і пристосувальні процеси технічних систем. У біології мало що відомо про caмі механізми гомеостазу, функціональних компонентах цих механізмів, їх внутрішню структуру, матеріальні носії цих процесів. Хоча достатньо встановлено експериментальним шляхом про прояви цих механізмів, їх цілеспрямованих властивостях із властивостями генетичних і поведінкових механізмів. Іншими словами, нам доступні для аналізу наслідки функціонування механізмів гомеостазу, а не самі механізми і зв'язки між ними.

У техніці відсутні наслідки, тому що не сформульована і не вирішена сама задача синтезу механізмів адаптації. Тому немає об'єкта аналізу, незрозуміла програма експериментального дослідження адаптаційних процесів і властивостей техніки як складної системи. Нам залишається обґрунтувати необхідність створення механізмів адаптації і щось сказати про принципи побудови таких механізмів.

Прийнявши в якості вихідного посилання існування об'єктів нової техніки і матеріальні системи (технічного обслуговування, ремонту, навчання персоналу, матеріально-технічного забезпечення і т.д.), які утворюють середовище функціонування таких об'єктів, визначимо функції систем адаптації. Ціллю адаптації є пристосування процесів створення і відновлення всього комплексу ресурсів до програм цільового функціонування ВТС. У технічних завданнях (ТЗ) на об'єкти нової техніки й у цільових програмах мало що говориться про комплекси виробляючих систем середовища функціонування, про створення систем адаптації в тісно пов'язаних між собою компонентах. Штучне розчленовування життєвих циклів ВТС на етапи проектування, будівництва й експлуатації нової техніки і закріплення такого розчленовування організаційно, методологічно й у правовому відношенні утворило "розірвання" між механізмами планування і керування і непевності в інформаційному супроводі нової техніки у відповідних середовищах (виробляючих системах). Це положення вперше було усвідомлено, коли формувалася проблема інтеграції автоматизованих систем, що об'єднуються структурою життєвих циклів (САПР, АСУ ТП, АСПЕ). Традиційні підходи і міри стали зводитися до різноманітних "доведень", "доробок", "обкатувань", "супроводів" і т.п., що являють собою не що інше, як розрізнені складові адаптації нової техніки до середовища функціонування.

Система адаптації в життєвих циклах нової техніки повинна розглядатися як єдина цільова категорія, планована і керована, що володіє своїм потенціалом і ефективністю.

Розглянемо ті обставини, положення і причини, що породжують необхідність формування і функціонування механізмів адаптації в структурах ЖЦ ВТС [18].

1. Ціль існування нового об'єкта техніки не може бути строго сформульована apriori, тим більше, виражена кількісно. Така ціль декомпозується на компоненти, що відображаються в закони функціонування підсистем ВТС, агрегатів, пристроїв і т.д. Шлях декомпозиції йде поверх униз від формулювання цілей у природній мові, описи підцілей у категоріях числення висловлень, законів функціонування підсистем ВТС у мові формальної логіки, алгоритмів, і т.д., процесів керування, мовою ”кількісної” математики, властивостей технічних пристроїв і деталей мовою фізики і матеріалознавства і т.д. Цьому шляху декомпозиції цілей і уявленні підцілей на всіх рівнях мовами різноманітних видів немає адекватного шляху композиції, що синтезує, із приватного опису цільового функціонування елементів ВТС (пристроїв, агрегатів i. т.д.,) модель ціледосягнення системою в цілому.

Неповноту та неоднозначність механізмів декомпозиції і композиції цілей породжує непевність у взаємозв'язках і відображеннях цілей і підцілей на різних рівнях ВТС. Наслідком цієї об'єктивної непевності є незавершеність структури системних властивостей ВТС, що є методологічною основою програмованої експлуатації ВТС і цільового використання ВТС, після завершення побудови ВТС. Завершення формування базису системних властивостей ВТС і програм цільового використання покладається на механізми адаптації об'єкта до середовища функціонування.

2. У середовищі цільового використання об'єктів нової техніки і середовищі їхнього функціонування ВТС "застають" непередбачену на етапах проектування і побудували розмаїтість ситуацій, що складають зміст взаємодії об'єкта із середовищами на етапі функціонування. Утворення механізму необхідної взаємодії в системі "об'єкт ↔ активне середовище" покладається на процеси адаптації в цій системі. Адаптація тут має два самостійних види:

- структурна адаптація, компонентами якої виступають склад виробляючих систем (технічного обслуговування, ремонту, матеріально-технічного забезпечення і т.п.) і структура циклу цільового використання і програмованої експлуатації об'єктів, функціями адаптації яких є взаємне пристосування складу виробляючих систем до структури циклів організованих груп об'єктів;

- адаптація систем інформації активних середовищ і груп об'єктів, у результаті якої повинні бути сформовані нормативи, розпорядження програмованої експлуатації, логічні умови і система пріоритетів у здійсненні циклів на множині функціональних макростанів об'єктів.

Основою програм адаптації є структура процесів ціледосягнення і ресурсної динаміки ВТС як цільової компоненти нової техніки. Вже на етапі системного проектування ВТС повинні бути виділені процеси ціледосягнення і керування ресурсами і процеси, що не можуть бути побудовані apriori і повинні будуть скластися за допомогою адаптації об'єкта до активного середовища і навпаки на етапі фактичного становлення ВТС. Важливо визначити на ранніх етапах ЖЦ, чим повинні закінчитися процеси адаптації й утворити самі механізми адаптації в загальній системі ціледосягнення і програмованої експлуатації ВТС.

Насамперед виділимо області і категорії ВТС, стосовно котрих можна чітко, визначити поняття адаптивних ознак або, як говорять у математиці, ввести область визначення адаптивних властивостей. Можна виділити такі три різновиди адаптивних ознак:

- морфологічні, що припускають існування в машинобудівній структурі ВТС відповідних елементів, спроможних брати на себе нові функції, породжувані новими цілями, новими процесами взаємодії із середовищем функціонування;

- функціональні, що припускають існування в структурі динамічних операцій (алгоритмів, законів функціонування) ВТС відповідних частин (логічних умов, альтернатив, режимів і т.д.), спроможних утворювати нові компоненти процесів ціледосягнення, породжувані новими цілями і (або) новими процесами взаємодії з зовнішнім середовищем (що ширше поняття середовища функціонування);

- поведінкове, що припускають існування в ерготичній структурі ВТС відповідних механізмів сприйняття і виробітку нестандартних рішень, спроможних утворювати нові категорії процесів ціледосягнення в нових видах зовнішніх середовищ.

Звідси випливає, що в ВТС область визначення адаптивних властивостей охоплює всі три структури (машинобудівну, функціональну й ерготичну). Таким чином, дія механізму адаптації переноситься одночасно на процеси функціонування і ресурсної динаміки. Іншими словами, у ВТС нерозривно сполучаються два макропроцеси: ціледосягнення і відновлення ↔ поповнення ресурсів. Обидва ці процеси і є "полем" прояву механізмів адаптації незалежно від розглянутих рівнів і структур. Це достатньо важливе підтвердження цілісності складних об'єктів техніки як систем. У методологічному плані ВТС варто подавати як об'єкт керування, планування і програмування. Проте це не єдиний активний початок у процесах ціледосягнення. Механізми керування, планування і програмування спроможні матеріалізувати історичну сутність техніки як системи в стандартних ситуаціях, що складають лише частину (і далеко не завжди велику) предметної області техніки.

Становлення нових видів техніки, починаючи із задач системного проектування, потім будівництва і цільового використання, здійснюється складними механізмами адаптації як невід'ємними компонентами в структурі життєвих циклів ВТС [27].

В даний час задачами системного проектування ВТС є не тільки і не стільки задачі побудови повних проектних рішень і випуску креслень, скільки прогнозування і можливо більше програмування цільового ефекту і наслідків запровадження нового покоління техніки у виробничу сферу.

Отже підвівши підсумки зробимо висновки:

1. Створення сучасної техніки в умовах науково-технічної революції потребує побудови нових структур організації, нових підходів у розробці нового апарата досліджень, утворення нових "механізмів" у керуванні.

2. Становлення таких структур організації пов'язано з формуванням життєвих циклів ВТС.

3. Становлення нових підходів пов'язано з формуванням процесів ціледосягнення і відновлення - поповнення ресурсів ВТС.

4. Становлення нового апарата в дослідженнях пов'язано з побудовою теорії логіко-динамічних систем і методів системного проектування.

5. Новими "механізмами" керування є програмування життєвих циклів ВТС, формування "механізмів" адаптації в процесах функціональної і ресурсної динамік ВТС.

Питання для самоконтролю

1. Структура ЖЦ ОНТ.

2. Назвати основні аспекти розвитку об’єктів нової техніки.

3. Основні етапи розробки ОНТ.

4. Які існують механізми адаптації ВТС у ЖЦ?

5. Сформулювати задачі системного проектування ВТС.

6. Категорія системних властивостей.

7. Види адаптації.

8. Різновиди адаптивних ознак ВТС.

9. У чому полягає суть інтеграції етапів ЖЦ?

10. Процеси моделювання та їх сутність.

11. Цілеполягання та ціледосягнення.

Основні визначення

Мета – бажаний результат діяльності, що досягається за деякий інтервал часу.

Проблема – це потенційна мета (задача), для якої ще не найдені альтернативні способи її досягнення чи не видається можливим виділити ресурси на пошук альтернатив та проведення операції для її вирішення (або і те і це разом).

Задача – бажаний результат діяльності, що досягається за намічений (заданий) інтервал часу та характеризується набором кількісних даних чи параметрів цього результату.

Технологія – сукупність методів обробки, виготовлення, зміни стану, властивостей, форми сировини, матеріалу чи напівфабрикату, здійснюваних у процесі виготовлення продукції. Задача технології як науки – виявлення фізичних, хімічних, механічних та інших закономірностей із метою визначення та використання на практиці найбільш ефективних та економних виробничих процесів.

Алгоритм – кінцевий набір правил, які дозволяють суто механічно вирішувати будь-яку задачу з деякого класу однотипних задач. При цьому мається на увазі, що вихідні дані можуть змінюватися у визначених межах; що процес застосування правил до вихідних даних визначений досить однозначно; що на кожному кроці процесу застосування правил відомо, що вважати результатом цього процесу.

Організація – внутрішня впорядкованість, злагодженість, взаємодія більш чи менш диференційованих та автономних частин цілого, що обумовлені його будовою. Також поняття організація може означати – сукупність процесів чи дій, що приводять до утворення взаємозв’язків між частинами цілого.

Система (1) – частина середовища, яка виділена за визначеним законом для досягнення конкретної мети.

Система (2) – цілісна множина об’єктів (елементів), що зв’язані між собою взаємними відношеннями. Цілісність означає, що система відносно навколишнього середовища виступає і відповідно сприймається як дещо єдине.

Система (3) – порядок; поняття, гіпотези, теорії, наукові знання.

Статична система – це система з одним станом. Динамічна система – система з множиною станів, у якій з проходженням часу виконується перехід з одного стану в інший.

Структура — це множина частин або форм (елементів), які знаходяться у взаємодії та специфічному порядку, необхідному для реалізації функцій. Отже, функція є первинною щодо структури. Структура системи - це стійка упорядкованість у просторі і в часі її елементів і зв'язків. Структура системи – це те, що залишається незмінним у системі при зміні її стану, реалізації різних форм поведінки, під час здійснення системою операцій тощо.

Поведінка системи (функціонування) – зміна станів системи (і відповідно виходу), виходом якої є деякий результат. Поведінка системи таким чином пов’язана з досягненням мети чи вирішенням задачі.

Функція системи — це все те, що виконує система або може виконувати згідно до свого призначення.

Декомпозиція — це поділ системи на частини з метою зробити зручнішими певні операції з цією системою. Найважливішим стимулом і суттю декомпозиції є спрощення системи, надміру складної для розгляду цілком. Таке спрощення може фактично приводити до заміни системи якоюсь іншою, в певному сенсі відповідною первинній — це здійснюється введенням гіпотез та послабленням або відкиданням деяких зв'язків та елементів в системі, або відповідати реальній системі і полегшувати роботу з нею — в цьому випадку (строга декомпозиція) потрібна розробка спеціальних процедур узгодження та координації частин.

Елементом називається деякий об'єкт (матеріальний, енергетичний, інформаційний), що має ряд важливих властивостей, але внутрішня будова якого безвідносна до мети дослідження, тобто елемент не піддається подальшій декомпозиції при обраному рівні розгляду системи.

Форма — це зовнішній вигляд об'єкта безвідносно до його суті (земна куля та більярдна куля мають форму кулі), геометричне поняття, що стосується з'єднання речей або ідей.

Сукупність — це з'єднання або набір в одну множину безвідносно до форми чи порядку.

Ієрархія — це структура з підпорядкованістю, тобто з нерівноправними зв'язками — дії в одному напрямку виявляють набагато більший вплив, аніж в оберненому. В більшості випадків прямий зв'язок — це керування і керуюча інформація, обернений — інформація про виконання та відхилення. На практиці розглядаються два основні типи ієрархічних структур — деревовидна та ієрархічна.

Робота – процедура, результат якої має матеріальний характер, що пов’язаний з перетворенням речовин, енергії, з транспортуванням речовин і т.п.

Операція – упорядкована сукупність зв’язаних взаємовідносинами дій направлених на досягнення мети.

Результат операції – ситуація, що склалася к часу завершення операції, тому мета може бути сформульована як деяка бажана в майбутньому ситуація. Результат операції не завжди буває відомим зарані.

Цільова модель – граф цілей і задач (і/або граф) (альтернативна мережа).

Інформаційна модель – будується в результаті прив’язки графа цілей і задач до структури організації (чи системи організації), призначення виконавців, відповідальних осіб та виявлення інформаційних та матеріальних потоків.

Мережна модель (операції чи програми) – дає уявлення про розвиток операції чи реалізації програми в часі, тобто прив’язана до календаря. Мережні моделі (графіки) на відміну від алгоритмічної моделі, в якій оператори умовного переходу включені в основні процедури, перетворюються в мережений графік у «американському» накресленні, від якого можна перейти до звичного мережного графіка.

Алгоритмічна (процедурна) модель – вказує на те, хто, що і в якій послідовності виконує роботу. Як слідує з самої назви алгоритмічна модель відображає алгоритм виконання операції.

Інформація (в загальному смислі) – все те, чим можуть бути доповнені наші знання, уявлення та переконання (знання зазвичай або незмінні або збільшуються).

Сигнали – фізичні факти, явища, процеси, які служать для накопичення та передачі повідомлень.

Повідомлення – впорядкований набір символів і зарані фіксованої множини (алфавіт, цифри і т.п.), які служать для вираження інформації.

Проблема – це потенційна мета (задача), для якої ще не знайдені альтернативні способи її досягнення.

Системне проектування(з точки зору інформаційних технологій) – це методологія побудови проектів складних об’єктів нової техніки (ОНТ) як цілеспрямованих систем у базисах системних властивостей, системних ресурсів та структурах життєвих циклів ОНТ.

Логічна схема проектування (ЛСП) – формалізоване подання процесу розв’язання взаємопов’язаних задач проектування ОНТ.

Проектна процедура – впорядкована сукупність взаємопов’язаних визначених відносинами дій, направлених на вирішення задачі проектування.

Життєвий цикл – цільова структура етапів перетворення ОНТ, що об’єднує чотири основні етапи: наукове дослідження, проектування, побудову (виробництво) та програмовану експлуатацію як логіко-інформаційні основи інтеграції автоматизованих систем: АСНД, САПР, АСУ (АСУП-АСУТП), АСПЕ (від формування ідеї, дослідження системи, створення системи, експлуатації системи, зняття з експлуатації).

Машинобудівна модель – морфологічна структура об’єкту, або модель будови. Об’єкт виступає в системному проектуванні як цільова категорія.

Моделі функціональної динаміки ( в класі складних систем) – системи з багатьма рівнями і складним характером взаємодії підсистем, що мають дискретну природу функціонування типу мереж, складні системи, які зображено моделями з імовірнісними характеристиками, дискретно-неперервні системи та ін.

Математичні моделі динамічних операцій – моделі, що використовують для моделювання апарат диференціальної, структурної та сіткової динаміки, що припускає коректне математичне "вкладення" цих моделей в ієрархічну структуру. Застосовується вкладення диференціальної динаміки в структурну, що засновано на аксіоматиці ієрархічного об’єднання двох фундаментальних моделей: динамічної диференціальної системи і логічного автомату.

Дата добавления: 2014-01-04