Проектування, конструювання та експлуатація систем



 

Методологія – це вчення про методи і засоби їхнього використання для вирішення різних задач. Метод – це раціональна основа способу дії.

Проектування – це процес створення проекту системи як логічної основи наступної діяльності людини. Проект – це модель системи, яка представлена у вигляді креслень, графіків, формул, пояснювальної записки і т. ін. Ядром процесу проектування є конструювання. Конструкція – це комплекс структур і станів системи. Конструювання – це процес підбору необхідних конструктивних характеристик, які визначають логічну основу конструкції. Проектування буває часткове і системне. Часткове проектування – це проектування частини цілого без урахування властивостей цілого. Системне (інтегральне) проектування – проектування частини цілого з погляду цілого (надсистеми).

Системне проектування включає наступні етапи:

1) встановлення цілого;

2) визначення зв'язків між частиною та цілим;

3) встановлення вимог, які пред'являє ціле до своїх частин;

4) оптимізація частини цілого відповідно до системних вимог.

Основними елементами проектування і конструювання є: теорія технічних систем; методологія проектування; методологія конструювання; теорія запису конструкції; методологія дослідницько-конструкторських робіт; нормалізація конструкції і т. ін.

Теорія технічних систем і теорія конструювання сприяють раціональному розумінню істотних властивостей технічних засобів. Методологія проектування і конструювання включає: опис творчої діяльності з виділенням процедур, з яких складається проектування і конструювання; методи творчої діяльності. Теорія запису конструкції – це система знань про загальні закони і принципи конструктивного виду та розміри конструкції (наприклад, креслення). Методологія дослідницько- конструкторських робіт у взаємозв'язку із системними дослідженнями представляє собою засоби побудови конструкції. Нормалізація – це обмеження різноманітності. Частковим випадком нормалізації є стандартизація. Нормалізація дає наступний ефект: поліпшення комунікативності; збільшення можливості заміни деталей машин за рахунок їхньої стандартизації; зниження матеріальних витрат; спеціалізація виробництва і т. ін. Похідними нормалізації є уніфікація і типізація. Уніфікація заснована на обмеженні та упорядкованості, тобто представляє собою зменшення чисельності можливих варіантів. Типізацію використовують після уніфікації. Вона пов'язана із узагальненням конструктивних властивостей уніфікованого комплексу елементів.

У практиці проектування і конструювання використовуються наступні методи: евристичний, алгоритмічний, систематичний.

Евристичний метод заснований на інтуїції проектувальника, загальних правилах і рекомендаціях. Процес побудови необхідного проекту розглядають не як вибір на множині проектів, а як вдалий вибір з альтернативних рішень на кожному кроці проектування. Тобто, у рамках евристичного методу не ставимо завдання пошуку оптимального проекту, а здійснюємо пошук достатньо хорошого проекту.

Алгоритмічний метод базується на послідовності вказівок щодо процедур, які дозволяють вирішити проектне або конструкторське завдання. Наявність твердих алгоритмів дозволяє широко використовувати обчислювальну техніку і прикладну математику. Проблема оптимізації проектування і конструювання зформульована як проблема рішення екстремальних завдань.

Систематичний метод аналогічний послідовному поліпшенню рішень у завданнях математичного програмування. Але відсутність множини всіх можливих проектів для вибору не дозволяє одержати оптимальне рішення. Тому перехід від одного рішення до іншого, кращого, замінено перетворенням і поліпшенням вихідного проекту. Тобто, на початковому кроці систематичного методу є не область (множина) можливих проектів, а один або кілька початкових проектів, які послідовно поліпшують. Оптимальність проекту при використанні систематичного методу носить відносний характер, тому що в результаті виходить не оптимальний, а найкращий проект, тобто проект у якому відсутні недоліки, виявлені в інших проектах.

Обґрунтування необхідності створення системи. Необхідність створення системи виникає при відсутності або наявності залишків продуктів або послуг у процесі задоволення потреб суспільства. Послідовність формування системи для задоволення потреб представлено на рисунку 6.

 

Рис. 6 - Модель процесу задоволення потреб

 

Так для якісного і кількісного прогнозування потреб використовують статистичні моделі. Наприклад, статистична модель попиту , де  – попит на і-у послугу або продукт; Д – дохід споживачів; Тi – тарифи на послуги.

 

Рис. 7 – Залежність попиту на транспортні послуги від тарифу і доходу

 

Експлуатація технічних систем. Експлуатація технічної системи – це процес її використання за призначенням і підтримки в технічно справному стані. Використання системи за призначенням включає організацію її функціонування.

Підтримка системи в технічно справному стані включає: технічне обслуговування, поточний ремонт, збереження, підготовку до роботи.

Управління процесом експлуатації передбачає прогнозування стану системи в майбутньому, тобто передбачення її вихідних характеристик і технічних станів. Поточний стан системи визначають сукупністю значень її технічних характеристик. Можна вважати, що технічні характеристики змінюються безупинно, але для організації експлуатації важливо знати стани, які відповідають граничним значенням технічних характеристик. Граничні значення технічних характеристик відповідають робочому стану, відмовам, стану технічного обслуговування, схоронності, відновлення. Під відмовою розуміють стан, після якого система перестає виконувати свої функції.

Ремонтуємі системи після відмов відновлюють шляхом проведення ремонтів. Для підтримки системи в технічно справному стані існують системи технічних обслуговувань (ТО) і поточних ремонтів (ПР). Вони бувають наступних видів:

1) планово-попереджувальна система ТО та ПР;

2) планова постановка, а обсяги ремонтів – за технічним станом;

3) постановка на ПР та їхні обсяги – за технічним станом.

Для реалізації системи ремонтів 2-го та 3-го видів використовують діагностику. Діагностика – це процес обробки вихідної інформації для визначення і прогнозування станів системи. Для реалізації діагностики формують систему діагностичних параметрів, які контролюють у процесі роботи або при проведенні ТО та ПР. Для цього існують засоби бортової і стаціонарної діагностики. Це різні датчики для контролю відповідальних компонентів або вузлів системи.

Принципи формування систем

 

У структурі правил проектування і конструювання є дві групи принципів: методологічні і методичні.

Методологічні принципи спрямовані на покращення ефективності дій проектувальника для досягнення поставленої мети. До методологічних принципів відносять: принцип максимізації математичного очікування; принцип субоптимізації; принцип малоймовірних явищ; принцип ліквідації слабких ланок; принцип максимізації довгострокової ефективності; принцип централізації; принцип завершеності проекту.

Принцип максимізації математичного очікування стверджує, що при створенні системи необхідно досліджувати співвідношення «вартість/ефективність» або «ціна /якість». У процесі проектування треба прагнути максимізувати ефективність системи (або її математичне очікування) при фіксованій вартості або мінімізувати вартість при фіксованому значенні ефективності.

Принцип субоптимізації означає, що незалежна оптимізація кожного з елементів системи в загальному випадку не призводить до оптимізації системи в цілому.

Принцип малоймовірних подій стверджує, що основне завдання системи не повинно переглядатися, а основні характеристики системи не повинні значно змінюватися для того, щоб система була пристосованою до малоймовірних ситуацій.

Принцип ліквідації слабких ланок затверджує, що резерв підвищення ефективності системи треба шукати в її найслабкішій ланці.

Принцип максимізації довгострокової ефективності означає, що оптимізація системи повинна проводитися за критерієм ефективності, розрахованим на весь термін служби системи, а не для окремих моментів часу.

Принцип централізації вимагає централізації управління та прийняття рішень, тобто він вимагає централізації інформації.

Принцип закінченості проекту: технологічні і фінансові можливості суспільства повинні забезпечувати реалізацію вимог до системи.

Методичні принципи– це правила, які відображають власні закономірності проектування. Методичні принципи містять вказівки про деяку процедуру проектування, що дозволяє одержати якісний проект. До основних методичних принципів відносять:

-  принцип автономності;

-  принцип найменшої взаємодії;

-  принцип взаємодоповнення;

-  принцип забезпечення динамічної достатності;

- принцип ієрархії у задоволенні вимог;

- принцип погодженості норм і цілей функціонування елементів та системи в цілому;

- принцип динамічної рівноваги.

Принцип автономності стверджує, що компоненти системи повинні функціонувати автономно. Залежність функціонування одних компонентів системи від інших повинна бути мінімізована.

Принцип найменшої взаємодії означає, що взаємодія між системою і зовнішнім середовищем повинна бути мінімізована. Це дозволить при найменшій дії одержати найбільший ефект.

Принцип взаємодоповнення (синергізма) встановлює, що компоненти системи повинні взаємно компенсувати недоліки кожного з них. Між компонентами системи повинні формуватися синергетичні відносини, які передбачають взаємодопомогу у процесі вирішення поставлених завдань.

Принцип забезпечення динамічної достатності: умови функціонування системи та її компонентів повинні забезпечувати підтримку керованих змінних функціонування в припустимих межах. У протилежному випадку система втратить властивості пристосовування до умов функціонування.

Принцип ієрархії в задоволенні вимог: для одержання якісних проектів необхідне послідовне задоволення вимог у порядку їхньої ієрархії.

Принцип погодженості норм і цілей функціонування елементів і системи в цілому: мета функціонування системи і мета зовнішнього середовища повинні бути несуперечливими.

Принцип динамічної рівноваги – забезпечення рухливої рівноваги між системою і зовнішнім середовищем, а також між окремими компонентами.

Основні принципи конструювання:

- принцип оптимального навантаження;

- принцип оптимального матеріалу;

- принцип оптимальної стабільності;

- принцип оптимальних співвідношень взаємозалежних величин.

Принцип оптимального навантаження – стверджує, що навантаження тим менше відрізняється від оптимального, чим більше конструкція системи відповідає обраним критеріям, тобто оптимальне навантаження призводить до оптимальної конструкції.

Принцип оптимального матеріалу – витрати матеріалу тим менше відрізняються від оптимальних, чим більше конструкція системи відповідає оптимальному комплексу критеріїв.

Принцип оптимальної стабільності – стабільність системи тим менше відрізняється від оптимальної, чим більше конструкція відповідає критеріям надійності.

Принцип оптимальних співвідношень взаємозалежних величин – відносини між конструктивними характеристиками системи тим ближче до оптимальних, чим більше конструкція відповідає прийнятим критеріям.

 


СПИСОК КОНТРОЛЬНИХ ПИТАНЬ

 

1. Поняття зовнішньої і внутрішньої правдоподібності.

2. Поняття детермінована і стохастична модель.

3. Які типи моделей використовують для дослідження транспортних систем? 

4. Поняття оптимізація систем.

5. Поняття суперкритерію при дослідженні систем.

6. Для чого використовують теорію ігор при дослідженні систем?

7. Які методи використовують при дослідженні статичних, динамічних і стохастичних систем?

8. При дослідженні яких систем доцільно використовувати метод множників Лагранжа?

9. Які методи використовують при дослідженні систем, які формалізовані у вигляді задачі нелінійного програмування?

10. В яких випадках при дослідженні систем доцільно використовувати апарат теорії масового обслуговування?

11. Поняття багатофазної системи масового обслуговування.

12. Властивості простішого потоку.

13. Шкали корисності при оцінці варіантів рішень.

14. Сутність критеріального підходу при оптимізації систем.

15. Які існують критерії при прийнятті рішень в управлінні системою.

16. Поняття управління системою.

17. Як оцінюють якість управління системою за допомогою інтегрального показнику?

18. Які існують три етапи регулювальних завдань при управлінні системою?

19. Особливості побудови лінійної структури управління.

20. Особливості побудови функціональної структури управління.

21. Особливості побудови лінійно-функціональної структури управління.

22. Поняття проекту системи.

23. Поняття часткового і системного проектування системи.

24. Що включає поняття експлуатації технічних систем?

25. Методи проектування систем.

26. Методичні і методологічні принципи проектування систем.

27. Основні принципи конструювання систем.


Література

1 Бусленко Н.П., Калашников В.В., Коваленко И.Н. Лекции по теории сложных систем. - М.: Советское радио, 1973. - 440 с.

2 Визначення структури та показників надійності складної системи: Методичні вказівки до контрольної роботи для студентів заочної форми навчання та для проведення практичних занять для студентів денної форми навчання з дисципліни “Основи теорій систем і управління”. - Харків: УкрДАЗТ, 2008. – 36 с.

3 Методи дослідження складних систем: Методичні вказівки до контрольної роботи для студентів заочної форми навчання та для проведення практичних занять для студентів денної форми навчання з дисципліни “Основи теорій систем і управління”. - Харків: УкрДАЗТ, 2008. – 38 с.

4 Директор С, Рорер Р. Введение в теорию систем. Пер. с англ. - М. Мир, 1974.-464 с.

5 Кирпичев М.В. Теория подобия. - М.: Изд. АН СССР, 1953.-256 с.

6 Клейнрок Л. Теория массового обслуживания. - М.: Машиностроение, 1979.-432 с.

7 Лоскутов А.Ю., Михайлов А.С. Введение в синергетику. - М.: Наука, 1990.-272с.

8 Павлов В.В. Начала теории эргатических систем. - К.: Наукова думка 1975.-240 с.

9 Плетнев И.Л., Рембеза А.И., Соколов Ю.А. и др. Эффективность и надежность сложных систем. - М.: Машиностроение, 1977. - 216 с

10 Системологія на транспорті: Підручник: У 5 кн. / За заг. ред. М.Ф.Дмитриченка. - К.: Знання України, 2005 - Кн. І: Основи теорії систем і управління / Е.В. Гаврилов, М.Ф.Дмитриченко, В.К. Доля та ін. - 344 с.

 


 


Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 1221; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!