Виды и формы представления СТС

При проектировании СТС центральной проблемой является проблема целостного описания СТС, под которым понимается представление о системе как едином целом, состоящем из взаимодействующих в интересах достижения поставленной цели частей. Причинами, затрудняющими получение целостного описания являются: 1) многоаспектность; 2) декомпозируемость СТС; 3) участие в процессе проектирования многих коллективов проектировщиков; 4) большое число проектных документов, выпускаемых на различных стадиях проектирования. Для обеспечения целостного описания СТС необходимо решить следующие задачи: 1) сформировать совокупность представлений системы и проанализировать их взаимосвязи; 2) выделить формы представлений сложной технической системы; 3) провести классификацию математических моделей как форм представлений СТС.

Представления системы описываются с помощью понятий (атрибутов), находящихся в определенных отношениях между собой. Различают внешнее представление СТС, когда система описывается с помощью внешних атрибутов надсистемы, в которую она входит, и внутреннее представление, когда система рассматривается как состоящая из совокупности подсистем, описываемых без привлечения внешних атрибутов. В соответствии с этим, задачей внешнего проектирования СТС является формирование ее внешних представлений, а задачей внутреннего проектирования – формирование внутренних представлений.

СТС характеризуется различными группами свойств, связанными между собой. Не смотря на многообразие представлений, учитывающих различные комбинации и интерпретации свойств системы, можно выделить три основных вида представлений СТС: 1) функциональное (Ф-представление); 2) морфологическое (М-представление); 3) процессное (П-представление).

Ф-представление связано с пониманием системы как совокупности взаимосвязанных функций, т. е. действий, необходимых для достижения поставленных перед системой целей. Выполнение этих функций может осуществляться как последовательно, так и параллельно, в течение всего цикла функционирования СТС.

Внешнее Ф-представление образуется из функций, непосредственно определяемых целями функционирования системы, ее назначением как элемента надсистемы. Внутреннее Ф-представление образуется из: 1) функций, раскрывающих выполнение внешних функций с использованием атрибутов самой системы (т.е. информации о ее внутреннем строении), данных о методах реализации (алгоритмах выполнения) функций в аналогичных системах; 2) из обеспечивающих функций, определяемых спецификой выполнения системой основных функций и представляющих собой вспомогательные действия, без которых невозможно ее функционирование.

М-представление дает информацию о строении системы, которая рассматривается как совокупность взаимосвязанных элементов, являющихся средствами для выполнения основных функций системы. Функции системы реализуются либо одним, либо несколькими взаимосвязанными элементами. Связи между элементами могут интерпретироваться по-разному, в соответствии с этим различают следующие виды М-представлений: 1) конструкторское представление – описание геометрических форм элементов и их взаимного расположения в пространстве, характерное для изделий машиностроения; 2) топологическое представление – описание месторасположения элементов определенного вида и расстояний между ними; 3) МФ-представление – описание системы, в котором вместе с элементами приведены выполняемые ими функции, а связям между элементами соответствуют функции, выполняемые ими совместно.

При внешнем М-представлении СТС рассматривается как элемент некоторой надсистемы во взаимосвязи с другими окружающими ее объектами (системным окружением). При внутреннем М-представлении исследуемая СТС рассматривается как совокупность взаимосвязанных подсистем, являющихся ее элементами.

П-представление – это совокупность взаимосвязанных процессов, проходящих по мере своего течения через ряд состояний, отделяющих друг от друга этапы движения системы. П-представление, описывающее порядок выполнения СТС возлагаемых на нее функций и состояние самой СТС, называется внешним. Если этапам соответствуют действия, конкретизирующие выполнение некоторых функций СТС, а состояниям – перечень и состояния элементов, выполняющих эти действия, то такое П-представление СТС называется внутренним.

Существуют разновидности П-представления СТС: 1) технологическое представление (Т-представление); 2) представление развития СТС (Р-представление).

Т-представление предполагает рассмотрение СТС как технологической системы, т.е. перерабатывающей некоторый «предмет труда». С этой точки зрения, «предмет труда» может носить материальный, энергетический и информационный характер. Внешнее Т-представление описывает технологический процесс, результатом которого является непосредственное достижение цели СТС, а сама она выступает в качестве преобразующего элемента. Внутреннее Т-представление описывает технологический процесс выполнения внутренних функций СТС, а преобразующими элементами обычно являются подсистемы СТС. Р-представление – совокупность всех введенных представлений для каждой составляющей развития СТС на всем жизненном цикле системы.

В ходе проектирования СТС уточняются, конкретизируются и расширяются ее представления. При этом изменяются не только содержание, но и форма представлений. Можно выделить два основных типа форм представления СТС: вербальные и абстрактные формы.

Вербальные формы представляют собой описание соответствующего аспекта СТС на естественном языке с использованием понятий, характерных для данного представления. Вербальные формы представлений используют на всех этапах проектирования, но в разных целях. На ранних этапах вербальные представления являются необходимыми ввиду отсутствия других моделей, которые еще надо из них получить. На более поздних этапах абстрактные формы часто преобразуются в вербальные как более удобные для восприятия человеком.

Абстрактные формы представления СТС являются ее математическими моделями, включающими совокупность математических объектов (чисел, переменных) и отношений между ними. Процесс создания математической модели и оперирование с ней для получения дополнительной полезной информации называется математическим моделированием.