Начальные условия анализа элементов системы

Как было отмечено в предыдущей главе, для большого ко-личества классов систем необходимо проводить анализ на пред-сказуемость поведения с целью выявления последствий неадек-ватного поведения элемента или группы элементов на дальней-шее функционирование системы и, как следствие, на объект управления, человека, внешнюю среду.
Необходимость в определении последствий неадекватного поведения заключается в важности следующей информации [51-54]:
1. Сохранят ли ЭС способность выполнять свои функции, в том числе неполностью, в условиях неадекватного поведения смежного с ними элемента и как это повлияет на функциониро-вание окружающих ЭС, системы в целом, а также на окружаю-щие системы?
2. Выйдут ли за рамки допустимых значения выходной функции смежных ЭС и если выйдут, то к каким последствиям это приведет?
3. Появится ли новые, не являющиеся результатом нормаль-ного функционирования системы, выходные функции с неизвест-ными уровнями значений параметров?

Таким образом, знание этой информации позволяет уже на стадии разработки выявлять "слабые" места в системе и опасные реакции на выходе вследствие неадекватного поведения.

Определим некоторые понятия, используемые ниже.

Работоспособность – состояние изделия, при котором оно способно выполнять заданные функции с параметрами, установ-ленными требованиями технической документации.

Отказ ЭС – случайное событие, заключающееся в наруше-нии работоспособности ЭС.

Нормальный режим работы ЭС - режим работы, когда все элементы ЭС работают (находятся) в нормальных условиях, оп-ределяемых НТД.
Помехи в работе ЭС - закономерные или случайные, одно-кратные или многократные ошибки (нарушения) в выполнении ЭС своих функций, либо снижение эффективности выполнения функций, либо отказ части ЭС, не нарушающий выполнение им своей функции.

Критический процесс в ЭС - режим работы (состояние) од-ного или нескольких элементов ЭС вне нормального режима с сохранением функционирования, в том числе с помехами.

Основная(ные) функция(ции) ЭС - функция(ии), определяющая(ие) основное предназначение ЭС.

Вспомогательная(ные) функция(ции) ЭС - функция(ии), обеспечивающая(ие) работу собственно ЭС и работу ЭС в уст-ройстве (системе).
Допустимые пределы изменения - диапазон изменения зна-чения характеристики элемента, нахождение внутри которого не изменяет нормальный режим работы как самого элемента, так и устройства (системы) в целом.

Для проведения анализа будем представлять рассматривае-мую систему в виде графа, в котором вершинами будут ЭС, а ду-гами – связи между ними (рис.2.1).

При этом возможно образование кратных ребер, связанных с учетом не только непосредственных связей согласно внутрен-ней структуре системы, но и возможных (потенциальных) взаим-ных влияний ЭС друг на друга. Важно отметить, что в графе от-сутствуют петли.

Этого можно добиться, если, при необходимости, в случае наличия петли заменить ее на дополнительный виртуальный эле-мент и связь, при этом, свойства виртуального элемента (пере-чень последствий) аналогичен исходному.
В данном представлении будут рассматриваться любые сис-темы, в том числе достаточно сложные, с разной физической сущностью, то есть технические, информационные, информаци-онно-управляющие и т.д.

Общее максимально возможное число внутренних связей (N) в системе для одной цели функционирования при числе ЭС, равном n, с учетом того каждая связь между двумя элементами имеет прямое и встречное направления взаимодействия составля-ет:

где k₁ – коэффициент, учитывающий кратность связей.
Общее максимально возможное число внутренних связей с учетом взаимного влияния ЭС Nv составляет:

где k₂ – коэффициент, учитывающий взаимное влияние элементов в системе, равный:
- k₂ = 2, в случае, когда рассматриваются наряду с непосред-ственными связями и один тип взаимных воздействий между ЭС),
- k₂ = 3, когда рассматриваются наряду с непосредственны-ми связями два типа взаимных воздействий между ЭС,
- k₂ = 4, когда рассматриваются наряду с непосредственны-ми связями три типа взаимных воздействий между ЭС,
- иное значение, с учетом наличия случайного влияния внутренних и внешних факторов.
В случае, когда у системы m целей функционирования представление элементов в виде графа для каждой из целей мо-жет быть различным, тогда общее число рассматриваемых связей Nm равно:

Вместе с тем, в реальной системе значение Nm существенно ниже в силу следующих причин:

- не каждый элемент имеет взаимодействие какого-либо ти-па (или типов) с другим элементом,

- существуют параллельные (однотипные, групповые) воз-действия, приводящие к одинаковым результатам.

При рассмотрении вершин графа – ЭС, важным будет опре-деление следующих условий:

- определение перечня последствий внешних воздействий и внутренних причин на ЭС,

- определение перечня последствий неадекватного поведе-ния данного ЭС на смежные ЭС,

- определение перечня последствий неадекватного поведе-ния данного ЭС на функционирование системы в целом.

Введем множество FF1 (I), определяющее перечни возмож-ных последствий внешних воздействий или внутренних причин на функционирование самого элемента, исходя из их тяжести:

FF1 (I) = {(нормальный режим), (критический процесс),(отказ)} (2.4),

где I – порядковый номер рассматриваемого элемента.

Введем множество FF2 (I), определяющее перечни возмож-ных последствий неадекватного поведения рассматриваемого элемента на смежные ЭС, на функционирование системы в це-лом, исходя из их тяжести:

FF2 (I) = {(нормальный режим), (критический процесс без появления новых реакций), (критический процесс с появлением новых реакций), (отказ без появления новых реакций), (отказ с появлением новых реакций)} (2.5),

где I – порядковый номер рассматриваемого элемента.

При определении последствий неадекватного поведения данного ЭС на функционирование системы в целом выделим следующие группы последствий:

- малозначимые последствия;

- последствия, при которых необходимо учитывать измене-ние характера работы системы;

- последствия, при которых необходимо учитывать появле-ние новых воздействий и результатов функционирования.

Множества (2.4 – 2.5) будут служить основой для принятия решений в процессе анализа системы на предсказуемость поведе-ния.

Сравнивая конкретные значения характеристик ЭС, в том числе в условиях внешнего воздействия или внутренних причин, с требованиями НТД и соотнося их с элементами множеств (2.4. – 2.5.) возможно принимать решение о возникновении одной из си-туаций: продолжение нормального функционирования, измене-ние условий функционирования для смежных элементов, сущест-венное изменение условий функционирования (отказ). Последние две ситуации требуют проведения анализа с целью выявления опасных последствий для смежных ЭС и для системы в целом.