Показатели эффективности систем

Для любого класса систем существует определенный набор стандартных показателей качества, позволяюших оценивать конкретную систему с некоторых общих для данного класса точек зрения. Так для систем автоматического управления рассматриваются три группы показателей качества: точности, быстродействия и запаса устойчивости. Для систем массового обслуживания рассматриваются пропускная способность и вероятность отказа в обслуживании. Использование стандартных показателей качества полезно, часто - необходимо, в процессе проектирования системы, так как они обычно тесно связаны с ее основными свойствами и применяемым математическим аппаратом.

Функционирование любой системы направлено на достижение конкретной цели или совокупности целей. Для оценки качества функционирования системы с точки зрения обеспечения цели функционирования или для выбора варианта построения системы, предоставляющего лучшие возможности достижения этой цели, стандартные показатели качества могут оказаться бесполезными. Поэтому для оценки соответствия системы ее назначению вводятся показатели эффективности функционирования системы.

Показатель эффективности функционирования системы - это количественная мера соответствия результатов функционирования всех средств системы в целом цели, стоящей перед системой.

Требования, предъявляемые к показателям эффективности:

1. Прямая связь с целью функционирования системы и ясный физический смысл.

2. Чувствительность к изменению структуры и параметров системы.

3. Удобство вычисления, отображения и анализа.

Поясним на примере [8] смысл первого из указанных требований, несущего наибольшую смысловую нагрузку.

Пусть необходимо выбрать показатель эффективности системы защиты самолета от средств противовоздушной обороны (ПВО). Результат взаимодействия этой системы со средствами ПВО с учетом действующих в реальных условиях случайных факторов можно охарактеризовать вероятностью непоражения самолета p _н. Однако данный показатель не подходит для оценки эффективности системы защиты, так как его величина в одинаковой степени зависит как от ее качества, так и от качества средств ПВО. Поэтому в качестве показателя эффективности непосредственно системы защиты целесообразно принять, например, приращение вероятности непоражения за счет применения данной системы:

W = p _н^(р) – p _н^(о),

где p _н^(р)- вероятность непоражения самолета, защищаемого исследуемой системой; p _н^(о)- вероятность непоражения самолета при отсутствии системы защиты.

Выбор показателей эффективности является достаточно сложной задачей, иногда не имеющей однозначного решения. При разработке реальных систем практикуется согласование используемых показателей эффективности между разработчиками и заказчиками системы. Отметим две наиболее существенные проблемы, затрудняющие выбор показателей эффективности.

1. Недостаточная информативность средних характеристик.

При наличии случайных факторов, влияющих на результат функционирования системы, для оценки ее качества и эффективности приходится использовать статистические показатели в форме некоторых средних по множеству наблюдений или вероятностей достижения цели функционирования при многократном применении системы. Статистические показатели позволяют сравнивать различные варианты построения системы, анализировать эффект от ее модернизации и т. п., но не позволяют точно спрогнозировать результат разового применения системы в конкретной ситуации. Если, например, известно, что вероятность достижения цели функционирования для рассматриваемой системы составляет 0,9, это не позволяет гарантировать успешную работу системы при отдельной попытке ее применения. Можно только утверждать, например, что из 100 попыток применения системы примерно в 90цель ее функционирования будет достигнута.

2. Довольно часто для исследуемой системы оказывается невозможно или неудобно ограничиться одним показателем эффективности. Если система предназначена для достижения нескольких целей или вместе с результативностью ее применения необходимо учитывать затраты на ее разработку, производство и эксплуатацию, можно воспользоваться известными [6, 18, 37, 40] рекомендациями по построению некоторого обобщенного комплексного показателя эффективности. Такие показатели обычно учитывают с некоторыми весовыми коэффициентами степень достижения отдельных целей функционирования или соотношение степени достижения цели и объема соответствующих затрат. Комплексные показатели эффективности, безусловно, полезны для сравнительного анализа вариантов построения системы. Однако для принятия окончательного решения от их использования часто приходится отказываться в силу субъективности выбора весовых коэффициентов и необходимости более детальной оценки характеристик системы.

Для подсистем и элементов (рис. 2) также вводятся показатели эффективности с учетом рассмотренных выше рекомендаций. Помимо этого следует учитывать два возможных подхода к оценке эффективности подсистем.

Первый из них состоит в непосредственной оценке качества функционирования подсистемы с помощью частных показателей эффективности. Частный показатель эффективности подсистемы (элемента) - это количественная мера степени решения ею своей задачи (или задач) функционирования. При этом задачи функционирования подсистем и элементов выделяются в соответствии с общей целью функционирования системы, а вид частных показателей должен быть удобным для непосредственного использования при расчете показателей эффективности системы в целом.

Другой подход основан на рассмотрении подсистемы или элемента как части системы. С такой точки зрения важно определить: насколько эффективен вклад данной подсистемы в результат работы системы в целом. Используемые для таких оценок показатели называют основными показателями эффективности подсистем и элементов. Основные показатели эффективности обычно определяют непосредственно через приращение общего показателя эффективности системы, выражаемое в абсолютных

v_i = W _(i)^(р)- W _(i)^(о)

или относительных

единицах. Здесь W _{( i )}^(о)- значение общего показателя эффективности системы при отсутствии в ее составе i -й подсистемы; W _{( i )}^(р)- значение общего показателя эффективности системы при включении в ее состав реальной i -й подсистемы; W _{( i )}^(и)- значение общего показателя эффективности системы при включении в ее состав идеальной i -й подсистемы. Под “идеальной” понимают такую подсистему, которая соответствует теоретически предельным требованиям, предъявляемым к ней с точки зрения ее назначения в составе исследуемой системы (например, мгновенное быстродействие, точное измерение характеристик внешней среды, абсолютная надежность и др.).

Дата добавления: 2015-11-04