Файл: Шаракшанэ, А. С. Испытания сложных систем учеб. пособие.pdf

(филиалы фирмы. Учтенные на специальных бланках требования заказчиков автоматически считываются и поступают по соответст-' вующим каналам связи в вычислительный центр, располагающий двумя быстродействующими машинами. На основании обработки этих данных выбираются фасоны, номенклатура и размеры обуви, определяется соответствующая технология, формируются задания и планы предприятиям, заказы на поставку сырья и оборудования, производится учет материальных ресурсов, расчет заработной пла­ ты и т. д.

Экономический эффект, достигаемый в случае использования даже сложных автоматизированных систем для решения задач пла­ кирования производства и оптимального распределения производ­ ственных мощностей и запасов, настолько ощутим, что их примене­ ние считается рентабельным и на предприятиях относительно небольшого масштаба.

Примером сложной автоматизированной системы являются так­ же разработанные в США системы резервирования билетов на ави­ ационных линиях (SABRE), противовоздушной обороны Северной Америки (SAGE), раннего обнаружения баллистических ракет (BMEWS), обеспечения космических полетов по программам. Mercury, Gemini, Apollo, управления полетом космических кораб­ лей на Луну и т. д. [16].

Широкое распространение сложных систем в самых различных областях народного хозяйства нашей страны потребовало разра­ ботки новых методов испытаний, учитывающих указанные выше особенности этих систем.

При организации и проведении испытаний относительно прос­ тых систем можно ориентироваться на получение всех исходных характеристик и показателей в ходе натурного эксперимента. С этой целью обычно создают опытный образец, на котором проводят все

•необходимые испытания, а затем на основании полученных харак­ теристик для опытного образца принимают решение о массовом производстве-или о выпуске определенной серии, например, соот: ветствие заданным требованиям характеристик вновь созданного самолета. (Летчик-испытатель проводит по соответствующей про­ грамме тщательное изучение всех количественных и качественных характеристик опытного образца самолета. И лишь по результатам этих испытаний принимают решение о запуске самолета в произ­ водство) .

Для сложных систем подобный подход при организации испы­ таний иногда оказывается в принципе неприемлемым. Трудно себе представить, чтобы можно было специально в целях испытаний создать опытный образец крупного автоматизированного предприя­ тия, например, в металлургической промышленности. С одной сто­ роны, такой эксперимент привел бы к огромным дополнительным материальным затратам, которые потребуются для проведения строительства, подготовки и организации испытаний на опытном образце, с другой стороны, последовательное создание сперва опыт­

9

ного образца, а затем самого объекта привело бы к значительному увеличению сроков ввода объекта. Если считать, что процесс созда­ ния объекта длится несколько лет, то подобное.увеличение сроков ввода может привести к неприятным последствиям; принятые кон­ структивные и технические решения морально устареют раньше,, чем завершится ввод системы.

При решении вопросов, связанных с организацией и проведени­ ем испытаний сложных систем, следует иметь в виду, что в ряде случаев невозможно организовать экспериментальную проверку создаваемой сложной системы, даже если она представлена в виде опытного образца.

Перечисленные выше факторы, обусловленные наличием ряда характерных особенностей сложных систем, предопределяют пере­ чень основных задач и проблем, который должен быть рассмотрен при решении вопросов испытаний.

§ 1.2. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИСПЫТАНИИ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ

Любая впервые созданная сложная система должна пройти испытания для того, чтобы можно было дать ответ: насколько эф­ фективно решает система (средство, прибор) задачу, ради которой ее создали. Получение ответа именно на этот вопрос и представля­ ет конечную цель испытаний. Однако столь общая формулировкацели испытаний требует определенной конкретизации, особенно для сложных систем, для которых этот ответ будет складываться иа результатов проверки на функционирование, оценки эффективности и некоторых дополнительных оценок.

Проверка на функционирование всегда предшествует точной количественной оценке выходных характеристик для любого скон­ струированного прибора или собранной -схемы. Функционированиесистемы считают нормальным, если стыковка элементов осущест­ влена правильно и значения выходных и входных параметров взаи­ модействующих элементов согласованы, а обмен информацией меж­ ду ними происходит без каких-либо видимых или скрытых механи­ ческих, электрических и других видов нарушений, приводящих к выходу из строя различных контактов, реле или иныхэлементов в цепи взаимодействия или в самой аппаратуре.

Таким образом, качественная оценка системы, состоящая в про­ верке правильности функционирования последней, является перво­ очередной -задачей при проведении, испытательных работ.

Оценка эффективности системы является основной количествен­ ной оценкой и проводится с целью определения способностей си­ стемы решать задачи, для выполнения которых она была создана. Наряду -с оценкой эффективности в отдельных случаях интерес представляют также связи и показатели, характеризующие некото­ рые отдельные свойства -системы, непосредственно не -влияющие на

10

ход и конечный результат решения поставленной задачи. Например, наряду с основными показателями для какой-нибудь технологиче­ ской установки такие эксплуатационные характеристики, как ремон­ топригодность, удобство обслуживания и т. д. могут служить допол­ нительными оценками.

Поскольку функционирование сложной системы протекает в условиях значительного влияния внешних случайных факторов, то и достижение системой конечного результата будет подвержено влиянию этих факторов. Поэтому эффективность системы целесо­ образно оценивать с помощью различных вероятностных характе­ ристик.

На практике в качестве количественной меры для выражения эффективности системы обычно принимают вероятностную харак-

выборе показателя эффективности:

1. Показатель эффективности должен характеризовать не ка­ кую-то часть системы или отдельные ее средства, а именно систему как единое целое;

2. Показатель эффективности 'и его зависимость от установлен­ ных факторов должны обеспечить возможность получения количест­ венной оценки с требуемой достоверностью.

Несмотря на то, что часто для сложных систем возможен выбор одного показателя эффективности, характеризующего систему в целом, встречаются случаи, когда эффективность системы прихо­ дится характеризовать рядом показателей.

Сложность задачи выбора конкретного показателя эффективно-

,сти для подобных систем возрастает в значительной степени из-за их характерных особенностей. Многочисленность элементов и свя­ зей в составе системы обусловливает многообразие состояний по­ следней. Действительно, из-за наличия и воздействия различного рода случайных факторов и возмущений можно легко представить такое состояние системы, когда в ходе взаимодействия один или несколько элементов в ней не выполняют или неполностью выпол­ няют свои функции. Если учесть, что элементов и связей в сложной системе много, то естественно, что и число их различных сочетаний будет чрезвычайно большим. Но это множество состояний систе­ мы, характеризующихся только отказами и различного рода неис­ правностями отдельных элементов, очевидно может приводить к различным результатам с точки зрения функционирования всей си­ стемы. Например, возможен случай, когда отказ одного из элемен­ тов приводит к тому, что конечный результат в системе не' достига­ ется. Но возможны также и случаи, когда и при плохой работе одно­ го или нескольких элементов конечная цель при функционировании системы все же достигается, но при этом не удовлетворяются зара­ нее определенные ограничения. В силу влияния случайных факто­ ров вполне допустим и случай, когда отдельный элемент (или эле­ менты) выполняет свои функции плохо, но конечная цель тем не

11

менее достигается. Множество различных возможных состояний системы и конечных эффектов несомненно только затрудняет выбор конкретного вида показателя эффективности.

Неоднозначность выбора показателя эффективности можно так­ же проиллюстрировать на следующем примере: пусть, необходимо оценить работу крупного технологического комплекса, который для выпуска я готовых изделий затрачивает с материальных средств.

Эффективность выбранного режима работы для данного тех­ нологического комплекса с точки зрения заказчика можно оценить' через показатель, представляющий 'себестоимость готовой продук­ ции, т. е. через отношение с/я. Чем меньше это отношение, тем бо­ лее совершенным будет режим работы комплекса. Но если к этой оценке подходить с точки зрения интересов предприятия, то, очевид­ но, затраты материальных средств должны увеличиться за счет об­ щих накладных расходов, свойственных всему предприятию в целом. И тогда в качестве показателя эффективности следует рассматри­ вать отношение (с + Ес,)/я, где Ес*— суммарные накладные расхо­ ды. Минимум указанного отношения, соответствующий оптималь­ ному режиму работы комплекса, в общем случае будет уже другим. Следовательно, решение вопроса может измениться в зависимости от уточнения подхода к объекту исследования.

Учитывая все вышесказанное, можно.сделать следующий вывод: нельзя сформулировать конкретный показатель эффективности, при­ годный на все случаи, встречающиеся в практике.

В некоторых-.случаях выбор-показателя эффективности может быть осуществлен для широкого класса систем. При этом наиболее общим подходом к изучению сложных систем является подход, при котором в основе математической схемы описания системы лежит понятие агрегата [4].

Состояние агрегата можнб описать заданным числом координат. В зависимости от информации, поступающей на вход данного аг­ регата, и от состояния, в котором он находится в данный момент времени, возможен переход агрегата в другое состояние. Таким об­ разом, для каждого заданного момента времени в зависимости от входной информации, исходного состояния агрегата и его вероятно­ стных характеристик можно рассчитать сигнал на выходе агрегата и описать его состояние соответствующими текущими координа­ тами.

Совокупность типовых агрегатов, взаимно связанных между собой, составляют агрегатированиую сложную систему, у которой можно выделить входные и выходные полюса, а также информа­ цию, циркулирующую внутри системы. В зависимости от взаимоот­ ношений менаду агрегатами и характера взаимных связей между ними среди агрегатированных систем выделяют комплексы, т-фаз- ные, «-канальные и базисные. Последние представляют значитель­ ный интерес и имеют наибольшее практическое значение. Обобщен­ ная схема базисной системы состоит из типовых агрегатов, описы­ вающих функциональное назначение отдельных элементов системы

12