Организационно-техническая система и ее свойства

Свойство любого объекта могут быть реализованы и цели его применения достигнуты, только лишь в составе соответствующей организационно-технической системы (ОТС). Здесь под целью понимается желаемый результат деятельности, достигаемый в пределах некоторого интервала времени [7,12,16].

Цель считается достигнутой, если получен определённый, соответствующий поставленной цели результат.

Требуемый результат получают путём энергетических и информационных преобразований некоторых ресурсов, то есть за счёт совокупности действий, в процессе выполнения которых ресурсы преобразуются в требуемый (желаемый) результат. Данная совокупность действий называется операцией.

Операция - это упорядоченная совокупность протекающих во времени взаимосвязанных действий, направленных на достижение поставленной цели в соответствии с назначением объекта [7].

Достижение цели операции осуществляется с помощью комплекса технических средств и обслуживающего (управляющего ими) персонала, объединённых в единую организационно-техническую систему (ОТС) [7].

Организовать операцию – значит выбрать каким-либо образом параметры или элементы ОТС, от которых зависит результат операции.

Организационно-техническая система (ОТС) – это множество взаимосвязанных материальных объектов (технических средств и персонала, обеспечивающего их функционирование и применение по назначению), предназначенных для непосредственного выполнения операции.

Другими словами, с системных позиций, ОТС это – иерархический человеко-машинный комплекс, целенаправленно функционирующий с целью реализации его свойств в соответствии с его целевым назначением.

Простейшей (элементарной) ОТС является рабочее место (боевой пост) с находящимся на нем штатным персоналом (боевым расчетом). В общем случае реальная ОТС представляет собой иерархическую систему, образованную множеством простейших (элементарных) ОТС.

Под организацией ОТС понимается способ взаимосвязи и взаимодействия между ее элементами, обеспечивающие их объединение в данную ОТС. Организация ОТС подразделяется на постоянную (инвариантную) и переменные части. Первая часть определяет структуру ОТС, а вторая - программу ее функционирования.

В общем случае ОТС состоит из двух подсистем: управляющей и управляемой, элементы которой реализуют функции преобразования ресурсов в результат.

Объекты, не входящие в ОТС называются окружающей средой. Объекты окружающей среды (ООС) могут оказывать воздействие на саму ОТС, ресурсы или результат её функционирования.

В целом факторы, обусловливающие надежность ОТС и ее элементов, и определяющие случайный характер условий ее функционирования и применения представлены на рис. 1.4. [5,6,14,17].

Объекты окружающей среды оказывают воздействие на ресурсы, составные части ОТС или результат её функционирования.

К окружающей среде относятся ОТС более высокого уровня по сравнению с рассматриваемой ОТС, окружающая природная среда, а для ОТС военного назначения - противник.

Учитывая всё изложенное выше, операцию или процесс функционирования ОТС можно представить в виде схемы, приведённой на рис.1.5.

Рис. 1.4. Факторы, влияющие на условия функционирования ОТС и ее элементов.

Рис.1.5 - Структурная схема операции.

Под качеством ОТС понимается только качество её строения. Это означает, что свойства ОТС зависят только от свойств объектов, составляющих ОТС и их организации в единое целое, то есть от особенностей структуры ОТС и программы её функционирования.

Таким образом, качество ОТС – это свойство или совокупность свойств, обуславливающих её пригодность для применения по назначению на различных этапах жизненного цикла.

Качество операции – свойство или совокупность свойств операции, обуславливающих её пригодность для использования по назначению и для получения запланированного результата.

Назначение результата, перечень его существенных свойств и требования к нему определяется ОТС, в интересах которой планируют и стремятся получить данный результат (см. рис.1.5).

Операция обладает рядом сложных свойств, к числу важнейших из которых относятся экономичность и эффективность.

Эффективность – свойство, характеризующее приспособленность процесса функционирования (применения) ОТС к достижению цели операции [7].

То есть эффективность – это свойство действия ОТС давать результат такого действия, называемого эффектом.

Если полезный эффект проявляется форме наступления некоторого события (явления), то есть носит качественный характер, то и характеризующая его величина является качественной и оценивается значениями бинарной шкалы (1-эффект имеет место, 0- эффект отсутствует).

Если полезный эффект проявляется в форме вещества, энергии, информации или наступления совокупности событий, то характеризующая его величина является количественной и измеряется в шкале отношений или в абсолютной шкале.

Экономичность – свойство, характеризующее рациональность использования ресурсов в процессе их преобразования в результат.

Результат операции достигается в процессе функционирования ОТС, чем и определяется взаимосвязь показателей качества результата, качества операции и качества ОТС. Математически в терминах свойств Х ОТС и свойств R результата её функционирования это может быть описано соотношением [6]

(1.1)

где – отображение, с помощью которого свойства ОТС преобразуются в запланированный результат.

Отображение характеризует процесс функционирования ОТС, то есть качество процесса преобразования ее свойств в запланированный результат.

Качество результата операции определяется тем, насколько хорошо организована и проведена операция, то есть оператором .

Таким образом, качество результата функционирования ОТС определяется качеством процесса её функционирования, а последнее в свою очередь - качеством ОТС, осуществляющей данный процесс.

Среди свойств, обуславливающих качество операции, наиболее общим свойством является её эффективность, поскольку данное свойство зависит практически от всех факторов, влияющих на процесс проведения операции. Эта особенность позволяет использовать различные показатели эффективности в качестве основных показателей, характеризующих успех операции. Такое комплексное свойство как эффективность присуще только операциям.

В общем случае качество операции определяется её операционными свойствами, которые в общем случае объединяются в три группы свойств называемые результативностью, оперативностью, ресурсоемкостью [6,7,11,12].

Результативность – свойство операции давать целевой результат (то есть результат, ради которого организована и проводится операция).

Ресурсоемкость – свойство, характеризуемое расходом ресурсов (материально-технических, финансовых, информационных, людских и т. д.), необходимых для проведения операции.

Оперативность - свойство характеризуемое расходом времени, потребным для проведения операции.

Таким образом, качество операции исчерпывающе характеризуется совокупностью этих трёх свойств.

С учётом сказанного качество результатов операции описывается вектором

(1.2)

где - составляющая вектора , характеризующая результативность операции;

- составляющая вектора , характеризующая ресурсоемкость операции;

- составляющая вектора , характеризующая затраты времени на проведение операции (на получение результатов).

Каждая из компонент вектора зависит от характеристик ОТС (её параметров, тактико-технических и эксплуатационно-технических характеристик) и условий её функционирования

Поэтому согласно выражению (1.2) можно записать

. (1.3)

Содержательно цель G_ц операции заключается в получении требуемых результатов, что формально означает выполнение условия

, (1.4)

которое равносильно пригодности операции для использования по назначению, где - область допустимых требований к результатам операции.

На основе условия 1.4 в дальнейшем могут быть сформулированы различные частные предикаты, определяющих пригодность объекта применительно к различным, характеризующим его свойствам, например, по быстродействию.

В общем случае векторы и , а следовательно , вследствие воздействия многих факторов при проведении операции являются случайными. Случайными являются также допустимые значения вектора , определяемые условиями применения ОТС, поскольку до проведения операции не ясно, какими должны быть результаты, чтобы поставленная цель была достигнута, то есть

; (1.5)

.

где - символ случайной величины

Следовательно, в реальных условиях критерий (1.4) пригодности результатов операции принимает вид

. (1.6)

Физически достижение цели операции – это наступление некоторого события, математически же – это выполнение необходимых условий, которые в формализованной конструктивной форме представляют собой предикаты вида (1.6), то есть системы отношений (равенств или неравенств), определяющих условия выполнения задачи, или условия, при выполнении которых цель операции может считаться достигнутой.

Как видно из выражения (1.6), пригодность операции есть случайное событие, следовательно, по нему невозможно судить об эффективности операции. Поэтому необходима вероятностная формулировка задачи, в соответствии с которой эффективностm операции оценивается на двух уровнях и реализуется в два этапа.

На первом уровне:

- определяется показатель качества результатов операции - вектор показателей его частных результатов (эффектов);

- определяется показатель качества результатов операции - область допустимых значений показателей её результатов;

- формулируется критерий оценивания качества результатов операции - трехместный предикат вида (1.6)

. (1.7)

На втором уровне:

- вычисляется показатель эффективности целенаправленного процесса функционирования системы (операции) - вероятность достижения её цели (т.е. вероятность выполнения задачи ОТС)

; (1.8)

- задаются требования к эффективности операции – требуемое (минимально допустимое) или оптимальное значение вероятности достижения цели операции ;

- реализуется один из критериев оценивания эффективности операции (одноместных предикатов);

- критерий пригодности

(1.9)

- критерий оптимальности

. (1.10)

В принципе понятия “цель операции” и “задача ОТС ”сходны. Однако в общем случае отождествлять их полностью не следует. Действительно, если цель операции достигнута, то это значит, что ОТС свою задачу выполнила.

Поскольку эффективность – это свойство действия, то распространенное словосочетание «эффективность системы (ОТС)» семантически не совсем корректно и может использоваться только в смысле характеристики потенциальных возможностей ОТС, определяемых ее качеством А_<k> [7].

Определение эксплуатационно-технических характеристик ОТС с учетом (1.3) – (1.10) производиться следующим образом.

Пусть для оператора (1.4) существует и обратный оператор, позволяющий выразить зависимость параметров ОТС от её выходных эффектов и условий функционирования:

. (1.11)

Отсюда, на основании (1.11) может быть определена область допустимых значений вектора параметров, при которых ОТС может выполнить свои функции, то есть

, (1.12)

где - расчетные (номинальные) условия функционирования ОТС, определяемые в ходе приёмных испытаний.

Тогда критерий параметрической пригодности ОТС будет иметь вид:

. (1.13)

На практике допустимые значения параметров определяется экспериментально на основе испытаний ОТС и ее элементов (стендовых, полигонных и т. д.) или путём моделирования.

Области и в выражениях (1.5), (1.6), (1.13) могут быть вырождены в точки, координаты которых определяют оптимальные значения выходных эффектов и соответствующих параметров ОТС, поскольку критерий оптимальности (1.10) является частным случаем критерия пригодности (1.6), (1.9).