10 Синтез модели (проекта) системы

10.1 Проектирование системы как процесс создания (синтеза) ее модели

Системы создаются для решения той или иной проблемы, выполнения тех или иных потребностей – решения этих задач определяют цель функционирования системы.

Прежде, чем что-либо создать, необходимо построить и исследовать модель будущей системы – проект системы, на основании которой будет создаваться система.

Проектирование связано с понятием развития системы: в системе могут накапливаться противоречия, для разрешения которых необходима модернизация существующей или создание новой системы

В зависимости от конкретной задачи существуют различные определения понятия «проект».

В самом общем современном понимании: проект (англ. project) – это что-либо, что предполагается осуществить - разработка новой техники или технологии, создание (сооружение) объекта, реконструкция или создание предприятия, программа работ (образовательных, исследовательских, социальных, культурных, развития региона) и т.п.

Принятое узкое понимание: проект (англ. design) – документально оформленная модель будущей системы, достаточная для создания системы с заданными свойствами.

В крупных отраслях совокупность создаваемых объектов являются настолько сложной, что работа над ними осуществляется в составе Программ (программы развития авиационно-космической, машиностроительной, оборонной отраслей, топливно-энергетического комплекса, жилья, региона и др.).

Объектами проектирования могут быть системы или процессы (процессы управления, технологические процессы).

В соответствии с двумя видами задач системных исследований – анализом и синтезом – выделяют два вида модели – познавательную и предписывающую.

Познавательная модель создается для изучения свойств системы с известной структурой и функциями - осуществляется анализ функционирования системы, устанавливаются изменения параметров системы (зависимость выходных параметров от входных).

Познавательная модель является формой представления знаний и построение ее направлено на приближение модели к реальности, которую она отображает (построение модели адекватной реальности), – при обнаружении расхождения между моделью и реальностью модель изменяется так, чтобы приблизиться к реальности.

Предписывающая модель создается с целью построения новой системы с заданными свойствами или для выполнения готовой системой заданных действий (воспроизвести характеристики объекта, определяющие его поведение, реализующее цель создания новой системы) - осуществляется синтез системы.

Предписывающая модель является формой представления действий будущей системы, и построение ее направлено на приближение системы к модели – при обнаружении расхождения между реальностью и моделью, реальность (новая система с заданными свойствами) изменяется так, чтобы приблизиться к ее модели.

Различия между познавательной и предписывающей моделями: в познавательной - модель отражает реальность, в предписывающей – реальность отражает модель.

Проект системы представляет собой предписывающую модель системы – по этой модели должна быть создана система.

Пример предписывающей модели – правила дорожного движения, проекты систем.

Проект всегда имеет цель – достижение определенных результатов при решении какой-либо проблемы, удовлетворении возникших потребностей. При формировании цели определяются свойства будущей тсистемы и ее основные функции (исходное описание), обеспечивающие выполнение цели.

Проект представляет собой результат решения задачи синтеза – преобразование исходного описания (требуемые свойства системы) в модель, реализация которой обеспечит заданные свойства системы. При этом функциональное описание преобразуется в структурное - разбиение глобальной функции системы на подфункции (структурный синтез).

Основные задачи моделирования еще не созданной системы: синтез и анализ различных вариантов системы и выбор такого варианта, который удовлетворял бы заданному критерию оценки эффективности системы при принятых ограничениях и возможных изменениях внешней среды.

Для решения этих задач модель должна обеспечивать:

- возможность варьирования структуры и параметров системы (гибкость системы);

- оценивать эффективность различных вариантов системы при различных условиях применения;

- определять чувствительность характеристик системы к изменениям условий применения и внешней среды;

- моделировать возможные сценарии функционирования системы в будущих возможных условиях внешней среды, получение прогнозов эволюции системы во времени.

Адекватность предписывающей модели заданной цели (назначению) исследуются с помощью познавательной модели, возможные сценарии использования системы во внешней среде уточняется с помощью предписывающей модели.

Проектирование сложных систем с учетом будущих условий функционирования системы в изменяемой внешней среде вызвало необходимость анализа больших объемов информации и принятия адекватных решений.

Проектирование – процесс создания формализованного описания (модели) системы.

Цель проектирования - создание системы, которая удовлетворяет:

- заданным функциональным свойствам с учетом существующего уровня знаний, развития технологий, ограничений по стоимости системы;

- требованиям по продолжительности и стоимости самого процесса проектирования.

Проектное решение - промежуточное описание объекта, позволяющее определить дальнейшие направления работ (или окончание проектирования).

Проектные решения принимаются на всех этапах проектирования на основе опыта, интуиции, знания, ответственности лица, принимающего решение, с учетом получаемой в процессе проектирования (математического моделирования) новой информации

Какие требования выдвинуть к системе, какие технические решения необходимо в нее заложить, чтобы они обеспечивали максимальную эффективность. и при дальнейшей модернизации система оставалась эффективной? Что такое эффективная система?