- •1. Основные понятия методологии научных исследований.
- •1. 2 Основы анализа и синтеза сложных технических систем
- •2. Проектно-исследовательские задачи при синтезе сложных систем.
- •2. 1 Проектирование сложной технической системы как процесс принятия решений на основе исследований
- •2. 2 Аспекты исследования
- •3.Методы анализа и синтеза сложных технических систем.
- •3. 1 Определение цели системы
- •3. 2 Применение сценариев
- •3. 3 Определение цели в процессе синтеза системы
- •4. Содержание и взаимосвязь основных этапов синтеза технических систем.
- •4.1Особенности процесса постановки задач.
- •4. 2Начальная стадия синтеза системы
- •5. Декомпозиция проектно-исследовательской задачи
- •5. 1 Цели, показатели и критерии
- •5. 2 Декомпозиция задачи синтеза системы, иерархия целей исследования и показателей эффективности
- •6. Проблема оптимизации в проектно-исследовательских задачах. Критерии оптимальности.
- •6. 1 Учет затрат ресурсов. Критерий «стоимость — эффективность»
- •6. 2 Построение критерия для случая векторного показателя
- •6. 3 Некоторые рекомендации по выбору критериев
- •7. Методы решения оптимизационных задач.
- •7. 1 Классификация задач оптимизации
- •7. 2 Методы безусловной оптимизации
- •7. 3 Методы одномерного поиска
- •7. 4 Методы нулевого порядка
- •8. Многокритериальные задачи оптимизации. Принцип Парето.
- •8. 1 Методы свертывания показателей
- •8. 2 Использование принципа Парето
- •9. Иерархическая система моделей для проектно-исследовательских работ. Физические и математические модели.
- •9. 1 Модели для синтеза систем
- •9. 2 Учет возможностей эвм
- •9. 3 Система моделей для проектно-исследовательских работ
- •10. Имитационное моделирование при проведении проектно-исследовательских работ.
- •10. 1 Математический эксперимент,
- •10. 2 Вычислительная система
- •10. 3 Имитационное моделирование
- •10. 3 Регрессионные модели
- •11. Методы учета неопределенных факторов при синтезе технической системы.
- •11. 1 Применение байесовского подхода при выработке рекомендаций.
- •12. Анализ результатов исследований.
3. 2 Применение сценариев
При определении цели СТС главной трудностью является неопределенность внешней среды, в которой будет действовать создаваемая СТС. Поэтому, чтобы определить цель СТС, исследователь должен сначала качественно описать возможное использование системы в ожидаемых условиях внешней среды. Такое описание получило название «сценарий».
Пример упрощенного сценария: ракетные системы «белых» первыми наносят удар по ракетным системам «черных»; ракетные комплексы «черных», оставшиеся боеготовыми, наносят ответный удар по целям «белых». В этом сценарии еще много неопределенностей, которые следует устранить. Например, каковы основные характеристики ракет «белых» (точность стрельбы, мощность боевого заряда и др.), какими силами нанесут удар «белые» и по каким целям «черных» и т. д.
Возможно применение различных методик составления сценариев: от использования интуиции исследователя до применения методов анализа систем и научно-технического прогнозирования. Вариантов сценариев может быть много. Обычно используются следующие пути выбора вариантов сценариев:
1) из всех возможных сценариев выбирается наиболее вероятный;
2) рассматриваются все сценарии из числа существенно влияющих на цель СТС.
Цель СТС формируется на основе анализа ситуаций, которые могут возникнуть в результате функционирования СТС в условиях, описываемых сценарием. Достижение цели СТС должно обеспечить желаемую ситуацию. Цель выбирается с учетом ее достижимости по условиям научно-технического уровня и выделяемых ресурсов. Необходимо учитывать также возможность появления новой цели в будущем в связи с изменением внешней среды, например новыми научно-техническими достижениями.
В общем случае на основе каждого сценария может быть сформулировано несколько возможных целей СТС. Они взаимосвязаны, и это взаимное влияние целей друг на друга обязательно должно учитываться при определении целей СТС. Когда цели взаимосвязаны благоприятно, достижение одной цели способствует выполнению другой. Благоприятная зависимость между целями заставляет отдавать предпочтение созданию многоцелевой системы.
Взаимосвязь между возможными целями СТС может быть и неблагоприятной: достижение одной цели препятствует выполнению другой. Такие цели называют конфликтными или состязательными. Они доставляют массу трудностей при синтезе СТС и, в частности, заставляют отказываться от создания многоцелевой СТС.
Проиллюстрируем сказанное на примере формирования целей для космической системы наблюдения.
Пусть предполагается для повышения эффективности народного хозяйства и дальнейшего научно-технического прогресса создание системы исследования природных ресурсов Земли, в состав которой могут входить космические средства.
Один из возможных сценариев связан с использованием долговременных орбитальных космических станций. С борта такой станции, обращающейся по орбите небольшой высоты, можно осуществлять наблюдения за поверхностью Земли, получая информацию высокого разрешения с периодичностью один два раза в месяц.
Целью такой системы может быть получение информации в интересах гидрологии, гляциологии и некоторых других отраслей. Однако для ряда других возможных потребителей космической информации нужна более высокая частота съемки и большая обзорность. Другой сценарий предусматривает использование информации от космической системы глобального обзора. Возможны следующие цели у такой системы:
1) непрерывное получение информации невысокого, но достаточного разрешения с большим одновременным охватом территории в интересах метеорологии, океанологии, обнаружения стихийных явлений;
2) получение информации высокого разрешения, но с меньшей частотой в интересах сельского хозяйства и некоторых других отраслей.
Эти цели являются состязательными из-за ограничения на общее количество космических аппаратов в системе. Так, непрерывное получение информации при этом ограничении требует строить систему на высоких орбитах, с которых невозможно получить качественное разрешение. С другой стороны, высокое разрешение может быть получено ценой потери непрерывного обзора на низких орбитах.
