1.3. Складові системного підходу

Як узагальнений алгоритм системний підхід реалізується в три великі етапи:

• систематизація (цілей, задач, моделей, методів і т. д.) на основі проведення класифікації та впорядкування (декомпозиції);

• використання формалізованого поняття «система» (< вхід > — < перетворення > — < вихід >) та прове­дення математичних і комп'ютерних експериментів;

• застосування методології цілеорієнтування системи < цілі > <-> < засоби >, що деталізується в більш кон­кретну структуру < цілі > <-> < задачі моделі > <-> < ме­тоди, алгоритми > <->< програмно-технічні засоби >.

Враховуючи те, що традиційні методи розв'язання задач систематизації загальновідомі, зупинимось на розгляді дру­гого етапу.

Для опису системи мають бути точно визначені категорії І поняття, що дають змогу уявити її через формальні засоби. з одного боку, система — це відокремлена частина середовища, яка може бути розглянута як окремий об'єкт, що виконує визначені функції; з іншого — це сукупність еле­ментів і зв'язків між ними.

Іноді елементи системи можуть розчленовуватись на більш «дрібні» елементи. Такий внутрішній розподіл системи на елементи і зв'язки дає змогу спростити процес створення чи дослідження системи.

Під час створення (дослідження) системи відповідно до системного підходу слід використовувати поняття «цілеорієнтованість», що розуміє проходження визначеної цілі протягом усього процесу створення чи дослідження.

Реалізація методології системного підходу дає можливість представити модельовані процеси у вигляді деякої сукупності моделей:

- «частина—ціле», тобто машинобудівна модель (морфологічна структура), що відображає властивості будови системи — машини, пристрою, агрегата, виробу і т. д. (цільова категорія);

• функціонування — модель динаміки, що відображає властивості (стійкість, оптимальність, надійність і т. д.) функціонування як процесу досягнення цілей;

• витрати ресурсів — модель ресурсної динаміки (про­цесів використання — експлуатації);

• модель розвитку (адаптація, пристосування, самоор­ганізація, функціонування з використанням усіх видів змін, спрямованих на підтримку працездатності (значень величин, параметрів структури, функції, мети і т. д.).

Слід зазначити, що вся сукупність відношень як у межах кожної моделі, так і між моделями може бути подана у вигляді системної моделі. Наприклад, процес побудови (роз­бирання) складного виробу з погляду цілепокладання (ціледосягнення) можна представити моделлю у вигляді деякої деревоподібної мережі — графу, що складається з ребер відношень частина — ціле, результатів застосування операції об'єднання (збирання):

Е =  Еi

i  I

де i пробігає індексну множину I, що є сукупністю об'єдна­них частин Еi у ціле (систему виробу).

Для складної машинобудівної конструкції характерна «багатоярусна піраміда», що може бути основою побудови інформаційної (комп'ютерної) моделі. Наприклад, у роботизованому виробництві найвищий рівень автоматизації по­лягає в тому, що робот-автомат повинен «знати» лише кінцевий результат — зібрану конструкцію. Сам же процес збирання реалізується за допомогою алгоритму, який має визначатися після виконання кожної операції.

Поки що мова йшла про неорієнтоване дерево.

Відомо, що якщо стрілки на ребрах спрямовані в бік кореневої вершини — це модель збирання (композиції). Якщо ж стрілки спрямовані в протилежний бік — це процес розбирання (декомпозиції) і як результат — модель складу системи або її структур.

Зазначена модель відображає тільки сукупність фактів. Якщо нас цікавить більш докладна інформація, то маємо поопераційну модель, що відображає деякі підсумкові характеристики, так звану укрупнену динаміку процесу збирання об'єкта автоматизації. Моделлю такого процесу може слугувати мережна модель «гамачного» типу, що використовується у відомих системах РЕRТ (американський сітковий графік). Ця модель дає змогу описати послідовність робіт (подій) — вершини і поєднуючі їх ребра — переходів із позначенням затрачуваного ресурсу (часу, грошей, трудоресурсів ) на кожному з них. Використовуючи поняття шляхів на сітковому графіку як деякі послідовності переходів, у то­му числі «початок процесу» і «кінець процесу», можна виділити шляхи, що володіють властивостями оптималь-ності, припустимості, бажаності і т. д.:

n

Lk = ∑ lki -> opt

i=1

де 4, — елементарні ребра, сукупності ребер, підшляхи.

При цьому можна здійснювати процеси планування (цілепокладання побудови мережі) і керування (ціледосягиення) реалізацією заданих переходів уздовж шляху, що володіє заданими властивостями. Так описуються логічні, а не фізичні процеси, які можуть супроводжувати роботизо-наний процес.

Завершує логічну інтерпретацію автоматизованого процесу так звана алгоритмічна модель (французький сітковий графік) — послідовність операторів, що здійснюють операції і використовують плановий ресурс, наприклад час (динамічна інтерпретація).

Моделі фізичних процесів керування, тобто моделі функціонування технологічного устаткування, що реалізує матеріальну технологію автоматизованого виробництва, можуть бути такі:

• роботи-маніпулятори — пристосування, оснащення, інструменти, вироби, що збираються, й устаткування для реалізації інформаційних технологій;

• ЕОМ технологічного застосування — реальний час, засоби з'єднання з робототехнічним комплексом і людиною.