Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ЛЕКЦИЯ 1 ТСС 1
Общие сведения о ТС. Системный подход. Типы ТС, классификация ТС
Хронология науки относит момент зарождения теории систем и системного анализа (более кратко системный подход) к средине прошлого столетия, тем не менее, можно понять, что возраст ТССА составляет ровно столько, сколько существует Homo Sapiens.
Системный подход – методология исследования и организации деятельности объектов системы как единого целого с позиции системного анализа.
Системный анализ – совокупность методов и средств исследования сложных систем, объектов, процессов, опирающихся на комплексный подход, учет взаимосвязей и взаимодействий между элементами системы. Системный анализ играет важную роль в процессе планирования и управления, при выработке и принятии управленческих решений.
Каковы основные признаки ТС? К ним можно отнести следующие:
набор букв (например, А, Л, К, Е), соединившись только определенным образом дает новое качество (например, ЕЛКА, ЛАК).
ТЕХНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА - это совокупность упорядоченно взаимодействующих элементов, обладающая свойствами, не сводящимися к свойствам отдельных элементов, и предназначенная для выполнения определенных полезных функций.
Таким образом, техническая система имеет 4 главных (фундаментальных) признака:
Отсутствие хотя бы одного признака не позволяет считать объект технической системой. Структура системы – совокупность компонентов системы, находящихся в определенной упорядоченности и сочетающих локальные цели для наилучшего достижения главной (глобальной) цели системы. Количество компонентов системы и их связей должно быть минимальным, но достаточным для выполнения главной цели системы.
Описание систем.
Системы обычно изображаются в виде диаграмм потоков или в виде блок-схем, в общем виде
Вход системы – необходимые для обеспечения функционирования ресурсы: сырье, материалы, оборудование, информация, финансы, кадры, энергия и т.п.
Выход системы – результаты деятельности: продукция, товары и услуги.
Цель системы – конечное состояние системы, к которому она стремится в соответствии со структурной организацией.
Процесс системы – совокупность действий по преобразованию входящих ресурсов с целью обеспечения оптимального выхода.
Системы изобретены людьми для удовлетворения их специфических целей, они целенаправленны, рациональны и могут так изменяться, что их ценность может увеличиваться.
Автоматизированные системы (АС) управления создаются в виде совокупности обеспечивающих и функциональных подсистем. Их взаимодействие строится на основе общего алгоритма функционирования, который формируется в результате анализа работы объекта управления.
АС – совокупность управляемого объекта и автоматических управляющих устройств, в которых часть функций управления выполняет оператор.
В АС автоматические устройства осуществляют сбор информации с объекта управления, её передачу, преобразование и обработку, формирование управляющих команд и их выполнение на управляемом объекте, то есть те функции, которые легче всего поддаются формализации.
Существует три уровня управления, на которых используются вычислительные машины. Управлением принято называть целенаправленное воздействие на объект или процесс. Схема (рис. 2) содержит объект управления, в котором протекает управляемый процесс, и систему управления, состоящую из управляющего устройства и исполнительного органа. Объект управления характеризуется выходной величиной X (она же управляемая величина) и имеет два входа, на которые поступают управляющие воздействия Y от системы управления и внешние воздействия М (или возмущающие воздействия). Под влиянием внешней информации Z управляющее устройство вырабатывает сигнал управления Y, под воздействием которого исполнительный орган вырабатывает уже управляющее воздействие у, непосредственно воздействующее на процесс или объект управления.
Определение функции. Функционирование это изменение свойств, характеристик и качеств системы в пространстве и времени. Функция - это способность ТС проявлять свое свойство (качество, полезность) при определенных условиях и преобразовывать предмет труда (изделие) в требуемую форму или величину. Для определения функции необходимо ответить на вопрос: что делает эта ТС? (для существующих ТС), или: что должна делать ТС? (для синтезируемых ТС).
Определение структуры Структура - это совокупность элементов и связей между ними, которые определяются физическим принципом осуществления требуемой полезной функции.
Требуемая функция и выбранный физический принцип ее осуществления однозначно задают структуру Структура остается неизменной в процессе функционирования, то есть при изменении состояния, поведения, совершения операций и любых других действий.
Главное в структуре: элементы, связи, неизменность во времени.
Структура это способ взаимного соединения элементов в системе. Составление структуры - это программирование системы, задание поведения ТС с целью получения в результате полезной функции.
Иерархический принцип организации структуры возможен только в многоуровневых системах (это большой класс современных технических систем) и заключается в упорядочении взаимодействий между уровнями в порядке от высшего к нижнему. Каждый уровень специализируется также на выполнении определенной функции. Возникновение и развитие иерархических структур не случайно, так как это единственный путь увеличения эффективности, надежности и устойчивости в системах средней и высокой сложности.
Элемент - относительно целая часть системы, обладающая некоторыми свойствами неисчезающими при отделении от системы. Однако в системе свойства элемента не равны свойствам отдельно взятого элемента. Элемент - минимальная единица системы, способная к выполнению некоторой элементарной функции. Все ТС начинались с одного элемента, предназначенного для выполнения одной элементарной функции.
ТСС Лекция1 3
Типичный вид иерархической системы:
С увеличением функций начинается увеличение (усиление) каких-то свойств элемента. Затем идет дифференциация элемента, то есть разделение элемента на зоны с разными свойствами. Из моноструктуры элемента (камень, палка) начинают выделяться другие элементы. Например, при превращении каменного резца в нож выделились рабочая зона и зона ручки, а затем усиление специфических свойств каждой зоны потребовало применение разных материалов (составные инструменты). Из рабочего органа выделилась и развилась трансмиссия. Затем к РО и Тр добавляются Двигатель, Орган управления, Источник энергии. Система разрастается за счет усложнения своих элементов, добавляются вспомогательные подсистемы... Система становится высокоспециализированной. Но наступает момент развития, когда система начинает принимать на себя функции соседних систем, не увеличивая количество своих элементов. Система становится все более универсальной при неизменном, а затем и сокращающемся количестве элементов.
Типы структур.
Выделим несколько наиболее характерных для техники структур:
1). Корпускулярная.
Состоит из одинаковых элементов, слабосвязанных между собой; исчезновение части элементов почти не отражается на функции системы. Примеры: эскадра кораблей, песчаный фильтр.
2). "Кирпичная".
Состоит из одинаковых жестко связанных между собой элементов. Примеры: стена, арка, мост.
3). Цепная.
Состоит из однотипных шарнирносвязанных элементов. Примеры: гусеница, поезд.
4). Сетевая.
Состоит из разнотипных элементов, связанных между собой непосредственно, или транзитом через другие, или через центральный (узловой) элемент (звездная структура). Примеры: телефонная сеть, телевидение, библиотека, система теплоснабжения.
5). Многосвязная.
Включает множество перекрестных связей в сетевой модели.
6). Иерархическая.
Состоит из разнородных элементов, каждый из которых является составным элементом системы более высокого ранга и имеет связи по "горизонтали" (с элементами одного уровня) и по "вертикали" (с элементами разных уровней). Примеры: станок, автомобиль, винтовка.
По типу развития во времени структуры бывают:
Принципы построения структуры.
Главный ориентир в процессе синтеза системы - получение будущего системного свойства (эффекта, качества). Важное место в этом процессе занимает этап подбора (построения) структуры.
"Формула" системы:
Для одной и той же системы можно подобрать несколько различных структур в зависимости от выбранного физического принципа воплощения ГПФ. Выбор физического принципа должен основываться на минимизации М, Г, Э (массы, габаритов, энергоемкости) при сохранении эффективности.
Формирование структуры - основа синтеза системы.
Некоторые принципы формирования структуры:
ТСС Лекция1 5
Принцип функциональности отражает примат функции над структурой. Структура обуславливается предыдущим выбором:
Выбор принципа действия однозначно определяет структуру, поэтому их надо рассматривать вместе. Принцип действия (структура) - это отражение цели-функции. По выбранному принципу действия следует составить функциональную схему (возможно в вепольной форме).
Функциональная схема строится по принципу причинности, так как любая ТС подчиняется этому принципу. Функционирование ТС это цепочка действий-событий.
Каждое событие в ТС имеет одну (или несколько) причин и само является причиной последующих событий. Все начинается с причины, поэтому важный момент - обеспечение "запуска" (включения) причины. Для этого необходимо наличие следующих условий:
Главный смысл в выборе принципа действия - лучшее осуществление принципа причинности.
Надежный способ выстраивания цепочки действий - от конечного события к начальному; конечное событие - это действие, полученное на рабочем органе, то есть осуществление функции ТС.
Главное требование к структуре - минимальные потери энергии и однозначность действия (исключение ошибки), то есть хорошая энергетическая проводимость и надежность причинно-следственной цепочки.
Организация
Задача ТРТС - раскрытие закономерности синтеза, функционирования и развития технических систем. Организация - важнейший элемент во всех трех периодах существования системы. Организация возникает одновременно со структурой. В сущности, организация это алгоритм совместного функционирования элементов системы в пространстве и времени.
Главное условие возникновения организации - связи между элементами и/или их свойствами должны превышать по мощности (силе) связи с несистемными элементами.
Сложность организации возрастает при развертывании ТС и уменьшается при свертывании организация, как бы, "загоняется" внутрь вещества. При развертывании на полезно-функциональных подсистемах, отрабатываются принципы организации (условия взаимодействия, связи и функции), затем организация переходит на микроуровень (функция подсистемы выполняется веществом).