2.3. Ctpуktуpho-функциональный анализ

И ДЕКОМПОЗИЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА

Рассмотрим одно из наиболее типичных и важных направлений исследования сложных систем - производственных и природоохранных технологических комплексов - на уровне структурных свойств и отношений.

Известно, что разработка методов оптимизации управления в сложных системах - технологических комплексах (ТК) - связана с необходимостью структурной и функциональной декомпозиции таких систем на совокупность более простых, функционально однородных подсистем и соответствующих задач оптимального управления.

Под структурной и функциональной декомпозицией будем понимать декомпозицию, при которой исходная система разделяется на совокупность функционально однородных и функционально неоднородных. иерархически организованных подсистем управления и управляемых подсистем. К функционально неоднородным управляемым подсистемам будем относить: подсистемы основного производства ТК; подсистемы жизнеобеспечения, ответственные за стабилизацию параметров элементов ТК; системы развития элементов ТК. Применяя два типа декомпозиции (структурную и функциональную), можно выделить функционально однородные иерархические структуры, объединяющие подсистемы управления основным производством и развитием основного производства в ТК.

В качестве основы для декомпозиции и используется понятие полифункциональной системы. При этом описание структуры и совокупности подсистем оперирует символами, которые ставятся в соответствие системам определенного функционального назначения. Устанавливаются отношения между символами, соответствующие связям между системами, т. е. используется символический уровень абстракции. Под полифункциональной системой (ПФС), обозначаемой символом С*^MGP, подразумевается совокупность специализированных по функциям (назначению) подсистем четырех типов:

R - подсистем «Управление», обеспечивающих управление отдельными подсистемами ТК и системой в целом;

M - подсистем «Основное производство», обеспечивающих основную производственную деятельность ТК, направленную на удовлетворение определенных потребностей общества (выпуск продукции, обеспечение нормативного качества вод и т. д.); такие подсистемы определяют роль ТК в совокупности других ТК;

G - подсистем «Жизнеобеспечение», обеспечивающих стабилизацию :и восстановление свойств, структуры и параметров ТК в условиях дестабилизирующего воздействия внешней среды (ремонт, замена оборудования и т. д.);

P - подсистем «Развитие», обеспечивающих целенаправленное, прогрессивное изменение свойств, структуры и параметров ТК (реконструкция или замена агрегатов, ввод новых технологий, в том числе для выпуска новых видов продукции и т. д.).

Таким образом, ПФС ставится в соответствие такому ТК, который представляет собой организованную совокупность взаимосвязанных естественных и искусственно созданных элементов, способных в целом: .осуществлять материально энергетическое и информационное преобразование для удовлетворения потребности общества в определенных видах продукции и услуг; частично или полностью сохранять свои свойства, структуру и параметры в условиях дестабилизирующего влияния внешней среды; обеспечивать целенаправленное, прогрессивное изменение своих свойств, структуры и параметров.

Технологический комплекс функционирует в границах (организационных, физических, экономических и т. д.), определяющих его взаимодействие с природной средой (источником природных ресурсов и источником дестабилизирующих воздействий) и средой другого типа - совокупностью прочих ТК (источников и потребителей материально энергетических ресурсов, изделий и услуг, трудовых ресурсов, информации в том числе управляющей).

При построении структуры ПФС будем исходить из следующего. ПФС, в которой представлены все четыре вида деятельности, будем называть функционально полной, а ПФС, где все виды деятельности реализуются изолированно от других ТК на бесконечном интервале времени, - функционально полной абсолютно автономной ПФС. Такие ТК, как предприятия, отрасли могут быть функционально полными и относительно автономными, т. е. автономными на конечном интервале времени. Можно выделить класс функционально неполных ПФС, описывающих ситуацию, когда какое-либо из направлений деятельности (жизнеобеспечение или развитие) реализуется в других ТК для нужд рассматриваемого ТК.

Каждую из подсистем ПФС можно, в свою очередь, представить как функционально полную или функционально неполную, т. е. разложить на подсистемы R, М, G, Р. Каждую из подсистем М, G, Р можно разложить на функционально однородные системы.

Рассмотрим один подход к построению формального способа генерации структур ПФС, используя некоторую совокупность символов и индексов для обозначения систем, а также отношений между символами и правила разложения (вывода). Основные символы: С - система; C*- целенаправленная система; М - система основного производства; G - система жизнеобеспечения; Р - система развития; R -система управления. Основные индексы: верхние цифровые - l = 1, 2, 3... - уровень иерархии; верхние буквенные - М, G, Р, определяют наличие подсистем М, G, Р; нижние индексы в скобках - т = 1, N - номер функционально однородной подсистемы одного иерархического уровня; нижние индексы - М, G, Р определяют принадлежность к подсистемам Н, G, Р. Основные отношения: - состоит из ….; - состоит из 1,N подсистем; - состоит из подсистем, указанных в верхних индексах (*, М, G, Р); - управляет (подчиняет); ~ - присваивается свойство (функция, назначение); ... - результат разложения.