ЛЕКЦИЯ 4.

Развитие антропогенных систем. (АГС)

В теории развития систем различают законы функционирования и закономерности развития систем определенного класса.

Законы функционирования АГС отражают структуру системы, состав и взаимодействие ее элементов, пространственно-временные и причинно-следственные связи между элементами, процессы взаимодействия системы с внешней средой.

Закономерности развития характеризуют механизмы качественного преобразования систем определенного класса. При этом закономерности развития определяют основные направления совершенствования АГС.

Так в процессе общественного развития происходит непрерывное совершенствование орудий труда, ведущее к перераспределению функций между человеком и технической системой в сторону облегчения физических затрат человека на производство конечного продукта. Это - основная закономерность эволюции функций АГС.

Практическая реализация функций определяется технологией производства,отражающей закономерности развития АГС. В данном случае эволюционный процесс технологии определяется следующими этапами развития орудий труда:орудия ручного труда, частичная механизация, комплексная механизация, подготовительный этап автоматизации, автоматические станки, система автоматических станков, система автоматизированных цехов, гибкие автоматизированные и автоматические производства.

Таким образом в АГС сосуществуют два параллельно идущих эволюционных процесса: эволюция функций,отражающих законы функционирования АГС и эволюция технологий,отражающих закономерности развитие АГС. Вполне естественно, что темпы эволюции функций опережают темпы эволюции технологий. Однако знание закономерностей развития АГС позволяет осознанно переходить к созданию “развивающихся”, наращиваемых систем, систем с адаптивно перестраиваемой функционально-структурной организацией. Это особенно важно в случаях рыночной экономики, когда происходит процесс быстрого морального старения АГС.

В обеспечении преемственности развития систем, сокращении сроков их проектирования, создания и внедрения состоит стратегия одного из научных направлении -- методологии эволюционного синтеза. Законами функционирования АГС в данном случае будут производственные отношения, при которых непрерывно происходит

-2-

перераспределение функций между человеком и технической системой. В сторону облегчения физических затрат человека на производство конкретного продукта.

Целевая, основные и дополнительные функции системы.

Непрерывное расширение функций является одной из закономерностей развития сложных систем. Все функции, реализуемые сложной системой, условно делят на три группы:

1) целевая функция, которая соответствует основному функциональному назначению системы.

2) основные функции, которые отражают ориентацию системы и представляют совокупность макрофункций, реализуемых системой. Основные функции представляют общие функции для систем рассматриваемого класса. Для относительно простых, одноуровневых систем целевая и основная функции могут совпадать.

3) дополнительные функции, которые расширяют функциональные возможности систем, сферу их применения и способствуют улучшению показателей качества. Обычно эти функции рассматриваются как сервисные функции, повышающие эффективность и уровень эксплуатации систем.

Однако при определенных требованиях к проектируемой системе и в экстремальных условиях эксплуатации дополнительные функции могут переходить в основные.

Дерево функций системы, как известно, иерархическая структура, которая изображается ориентированным деревом, в котором вершины соответствуют компонентам системы, а дуги - связям между компонентами.

Дерево на плоскости изображают обычно в перевернутом виде: наверху - корень дерева (1-й уровень иерархии), содержащий систему в целом, а ниже, на одной горизонтали компоненты соответствующего i-го уровня иерархии. Листья дерева соответствуют нижним компонентам структуры. Линии, соединяющие компоненты называют дугами.

1-й уровень

i-й уровень

листья

-3-

Отличительной особенностью такой структуры состоит в том, что от каждой компоненты наверх идет только одна дуга. Как ветки на дереве, с чем и связано такое образное представление, принятое в информатике.

Дерево функций системы (ДФС) представляют декомпозицию функций системы. ДФС формируется с целью детального исследования функциональных возможностей системы и анализа совокупности функций, реализуемых на различных уровнях иерархии системы. На базе ДФС осуществляется формирование структуры системы на основе функциональных модулей.

Этап формирования ДФС является ответственным как при анализе, так и при синтезе системы для исключения создания “систем-инвалидов”, не способных к полной функциональной адаптации с другими системами, пользователем и окружающей средой.

В процессе декомпозиции выделяются следующие группы уровней системы. Первая группа включает нулевой уровень. Этому уровню соответствуют целевая функция системы F°. На i-ых уровнях второй группы формируются j-ые - основные и дополнительные функции ([Е.П.1] F_i^J). Уровни второй группы соответствуют функциям отдельных подсистем и отражают проблемную ориентацию и специализацию создаваемой системы. Уровни третьей группы отражают функции, воспроизводимые элементами системы, представляющими собой функциональные или конструктивные модули системы. Реальное число уровней ДФС составляет не более 5-7 уровней. На последних уровнях реализуются элементарные функции.

Дерево функций может представляться не только в виде специальных таблиц, структурированных схем и т.д.. главным является полнота представления информации о функционировании системы.

Расширение функциональных возможностей приводит к развитию дерева функций. Наиболее интенсивным изменением подвергаются дополнительные функции. Эти изменения направлены на улучшение производительности системы и совершенствование взаимодействия пользователя с системой.

Существует так называемое взаимное вложение деревьев функций развивающихся систем определенного класса. Так, все изобретения

имеют прототипы. Типовая формулировка предмета изобретения включает перечисление модулей и связей прототипа в ограничительной части и отличительные признаки (новые элементы и связи), предназначенные для реализации дополнительных функций.

- 4 -

Основным источником развития АГС является борьба диалектических противоположностей - “многофункциональность - специализация ”.

Большинство систем в своей ФСО повторяют прототипы. Вновь созданные системы могут отличатся:

· набором дополнительных функций,

· усилением основных функций, улучшением количественных характеристик воспроизведения основных функций,

· технической реализацией,

· улучшением технико-экономических показателей.

Исключение составляют только ”пионерские изобретения”, рождающие новые системы, работающие на новых принципах и предназначенные для реализации новых базовых функций. Таких изобретений одно на десять тысяч.

Противоречия ФСО систем - противоречия между необходимостью эффективной и экономичной реализации определенной совокупности функций и сложностью соответствующей структуры, предназначенной для их реализации - обуславливают взаимозависимость и противоречивый характер показателей качества АГС. Конкретные технологические возможности, ограничения на энергетические, материальные и трудовые ресурсы, а также квалификация исполнителей работ обостряют указанные противоречия.

Согласно существующего закона динамического уравновешивания, любая система имеет тенденцию в направлении состояния равновесия, заключающемся в уменьшении количественных характеристик ее противоречий. В мире живой природы этому соответствует приспособление, адаптация, естественный отбор.

Пути улучшения показателей качества АГС:

1) использование принципа многофункциональности

2) миниатюризация элементов, подсистем и систем в целом путем использования более сложных форм движения материи, проникновение в микромир, использование стратегии повышения “единичной мощности”, “единичной производительности”

3) повышение степени однородности и регулярности структуры системы путем использования однотипных (унифицированных) элементов с простыми связями между ними, что способствует повышению технологичности их изготовления и гарантирует их высокую надежность и живучесть в процессе эксплуатации.

-1 -

Дата добавления: 2015-07-15