Металлоизделия в Луганске и области

Металлокострукции, входные двери, заборы, оградки,
решетки, лестницы, ковка, модули,
вальеры, декоративная мебель

Исследование функциональной структуры возможно двумя путями:

от частного к общему, когда вначале рассматривается структура каждого элемента системы, анализируются внутренние потоки вещества и энергии, устанавливаются важнейшие параметры, которые затем разделяются по тем или иным соображениям на независимые, рабочие и управляющие, конкретизируются диапазоны их нормальных значений. После этого проводится анализ всего перечня параметров для описания внутрисистемных процессов взаимодействия элементов;

от общего к частному, когда взаимодействие структурных элементов описывается через их производственные функции посредством межэлементных материальных потоков. Устанавливаются внутрисистемные параметры всех трех категорий. Формируется перечень состояний системы, их признаки и условия перехода.

Второй путь более рационален, так как он позволяет избежать излишней детализации структурных элементов при выборе их важнейших параметров. Это позволяет упростить математическое описание процессов в структурном элементе при составлении модели и программировании производственных функций для ЭВМ.

На первом этапе необходимо выявить главные функции системы, ее основные выходы (их тип - материальный, энергетический, информационный). Установить перечень важнейших параметров системы (постоянных, переменных, управляемых) и способы определения их значений, диапазон нормальных и аварийных значений.

На втором этапе устанавливаются основные части (модули) в системе и их функции, виды взаимодействий, схемы соединения (последовательно или параллельно - в зависимости от характера прохождения потока вещества, энергии, информации), какие свойства образует объединение этих модулей в систему.

На третьем этапе выявляются основные процессы в системе, их роли, условия реализации, характер (стадийность, непрерывность, одновременность). Устанавливаются параметры состояния, условия нормального течения процессов. Анализируется управляемость процессов и влияние этого на выполнение системой главных функций, способы эффективного управления процессами.

Затем исследуются основные элементы надсистемы, с которыми связана система. Характер связей и важнейшие воздействующие на систему параметры этих элементов, степень влияния и диапазон возможных изменений.

Все функции, реализуемые сложной системой, можно разделить на три группы: главные функции (цель системы), основные и дополнительные функции.

Главная функция соответствует основному функциональному назначению системы. В общем смысле главная функция системы характеризует проявления ее свойств в данной совокупности отношений и представляет собой способ действия системы при взаимодействии с внешней средой. Главная функция системы является проявлением совокупности функциональных возможностей входящих в нее частей. Любая функция системы и составляющих ее элементов подчинены цели функционирования системы. Цель осуществима только тогда, когда имеются объективные возможности для ее реализации, а эти возможности определяются структурой системы, характеристиками ее элементов и внешней средой, с которой система находится в непрерывном вещественно-энергетическом и информационном обмене.

Основные функции представляют совокупность макрофункций, реализуемых системой. Эти функции обусловливают существование систем данного класса. Дополнительные функции расширяют возможности системы, способствуют улучшению показателей качества ее эксплуатации. Деление функций на дополнительные и основные является условным, и при определенных условиях они могут переходить из одного разряда в другой.

Декомпозиция функций системы на основные и дополнительные представляется в виде «дерева» функций. Такая декомпозиция создается с целью формирования структуры системы на основе функциональных модулей. В дальнейшем структура на основе таких модулей реализуется с помощью конструктивных модулей системы. Ошибки на этом этапе приводят к созданию систем, неспособных к полной функциональной адаптации с окружающей средой. Исходными для формирования дерева функций являются основные и дополнительные функции системы. Формирование дерева функций представляет процесс декомпозиции главной и множества основных и дополнительных функций на более элементарные функции, реализуемые на последующих уровнях декомпозиции. Реализуемая на /-ом уровне функция в свою очередь рассматривается как макрофункция по отношению к функциям последующего нижнего (/ + 1)-го уровня. При формировании дерева функций каждая из функций конкретного уровня может рассматриваться как макрофункция по отношению к реализующим ее функциям низшего уровня и как элементарная функция по отношению к функциям более высокого уровня. Процесс декомпозиции функций представляется в виде иерархичной структуры функций системы. Первая группа включает нулевой уровень. Этому уровню соответствует главная функция системы (их может быть несколько). На уровне второй группы осуществляется декомпозиция главной и формирование основных и дополнительных функций. Основные функции представляют общие функции для систем анализируемого класса. Дальнейшая композиция отражает проблемную ориентацию и специализацию конкретной системы. Уровни второй группы соответствуют функциям отдельных подсистем. Уровни третьей группы отражают функции, воспроизводимые элементами системы.

Еще один важный момент, который необходимо учитывать при построении функциональной модели системы, заключается в изменении значений параметров, осуществляющих воздействие надсистемы на систему. Изменение внешних условий влечет за собой изменение способа действия системы при ее взаимодействии с внешней средой (Закон согласования ритмики подсистем), а это неизбежно должно отразиться в изменении функций системы (если есть возможность реализации новых функций старым способом) или ее структуры. Для гидротранспортной системы изменение внешних условий выражается через изменение входных параметров, связывающих систему и надсистему (в нашем случае - обогатительную фабрику). При изменении условий существования жизнеспособность системы может быть обеспечена (усилена) лишь изменением совокупности реализуемых ею функций, что неизбежно приводит к изменению структуры системы.

Законы функционирования технических систем отражают структуру системы, взаимодействие структурных элементов, процессы взаимодействия системы с внешней средой. Законы функционирования и законы развития систем органически взаимосвязаны. Законы развития определяют основные направления совершенствования технических систем. Исследование законов функционирования позволяет проникнуть в сущность системных процессов и выявить основные направления развития систем одного класса, определить путь качественного преобразования, научно обосновать прогноз развития процессов в технической системе.

Одной из закономерностей развития техники является Закон перехода технических систем в надсистему. Он утверждает, что «исчерпав возможности развития, система включается в надсистему в качестве одной из частей; при этом дальнейшее развитие идет на уровне надсистемы». В надсистему могут объединяться и системы, не исчерпавшие резервов своего развития. Целью такого объединения является получение новых существенных возможностей дальнейшего развития за счет взаимного использования ресурсов. Новая система должна ликвидировать главные недостатки старых систем, существенно повысить ее функциональные показатели. При этом сложность надсистемы может заметно возрасти и дальнейшее развитие надсистемы пойдет в направлении снижения затрат на функционирование.

Переход к надсистеме оправдан только при повышении степени идеальности новой системы (отношение суммы полезных функций к сумме факторов расплаты за их поддержание увеличивается), С точки зрения этого Закона совершенствование исходной технической системы осуществляется за счет улучшения функциональных показателей либо за счет снижения затрат на ее работу. Повышение степени идеальности достижимо в следующих случаях:

появление новой необходимой функции;

потребность увеличения ресурсов выполнения имеющейся функции;

стремление к снижению затрат на реализацию функций.

При переходе в надсистему одна из объединяемых систем рассматривается как базовая. Вкачестве базовой обычно выбирается техническая система с более низкими затратами на функционирование. Надсистема строится на основе базовой, но с функциональными показателями второй, более эффективной системы.

С учетом сказанного следует включить в рассмотрение две системы удаления отходов обогащения полезных ископаемых обогатительных фабрик: систему гидротранспорта хвостовой пульпы и систему укладки и хранения отходов обогащения в хвостохранилище. До настоящего времени было принято оптимизировать только линейную часть гидротранспортной системы с точки зрения минимизации расходов на операцию транспортирования. При объединении этих двух взаимодействующих структур в систему возможно образование новой, более эффективной системы с более высокой степенью идеальности (по универсальности управления производственными процессами удаления и укладки хвостов и снижению затрат на реализацию функций). Эффективность образованной надсистемы достигается за счет оптимизации взаимосвязанных процессов транспортирования, строительства дамбы хвостохранилища и укладки хвостов.

Известно, что оптимизационная задача имеет решение только при наличии противоречий, возникающих в системе в процессе развития. Функции, реализуемые подсистемами, порождают эти противоречия. На всех уровнях системы есть противоречия между задачами, которые необходимо решить. То есть, это противоречия между функциями, которые должны воспроизводиться на определенном уровне системы, и структурной организацией данного системного уровня. Разработчик в процессе решения оптимизационной задачи приходит к определенному компромиссу в выборе количественных значений показателей качества подсистем для уравновешивания противоречий. При наличии избыточных ресурсов возможно повышение степени идеальности работающей системы за счет совершенствования системы управления, системы технического обслуживания, повышения культуры производства. По аналогии со структурой функций системы введем в рассмотрение и структуру противоречий (с построением их иерархии), которая может быть получена анализом эксплуатационных свойств структурных элементов системы.

Для изучения режимов работы сложных систем выделяют отдельные структурные уровни подсистемы, определяют их функциональное назначение. Сложный объект последовательно делится на отдельные составляющие для анализа процессов, происходящих в структурных элементах системы. Подобный подход является оправданным при анализе функциональной организации сложных систем. Но при этом следует иметь в виду, что любая декомпозиция целого неизбежно приводит к утрате знаний об эмерджентных свойствах системы и это может привести к принципиальным ошибкам в анализе сложных систем.

Функциональный анализ включает следующие этапы:

формирование гипотезы о совокупности функций, реализуемых системой и ее подсистемами;

исследование поведения объекта в различных режимах в реальных условиях (сопоставление гипотезы с реальным действием системы);

анализ результатов исследования на соответствие рассматриваемой гипотезе;

уточнение рабочей гипотезы.

Здесь нет описания этапа формирования исходной гипотезы о перечне функций, реализуемых системой и установления ее границ.

В результате выполненного анализа можно сформулировать следующие закономерности, обеспечивающие процесс формирования функциональной модели технической системы:

в полноценной технической системе все функции находятся в тесной взаимосвязи. Это положение вытекает из свойства эмерджентности совокупности элементов (для структурной части системы) или структурных частей (для системы). Если функция не находится во взаимосвязи с другими функциями системы, то элемент, ее реализующий, является лишним, а система - избыточна;

взаимодействие функций системы характеризуется уровнем иерархии: функции младшего уровня обеспечивают реализацию функций старшего уровня, функции старшего уровня обеспечивают полезность функций младшего уровня. Иерархические отношения позволяют провести кластеризацию функций технической системы для формирования структурных частей (элементов) и классифицировать их по критериальному признаку (стратегический охват, объем и сложность работы, важность работы);

формулирование функций каждого иерархического уровня должно осуществляться на основе свойства эмерджентности элемента (системы): Главная функция - свойство эмерджентности для всей системы, Основная - эмерджентность наиболее крупных структурных элементов;

структурный элемент системы формируется путем объединения в единую группу ряда функций одного иерархического уровня и одной направленности действия (т.е. они должны непосредственно обеспечивать выполнение основной функции).

Краткая формулировка этих основных закономерностей: все функции в системе обладают свойствами взаимосвязи, иерархии, эмерджентности и однонаправленности.

Очевидно, что функциональную модель следует разрабатывать отдельно для случая оптимизации проекта транспортной системы (так как параметры конструкции системы рассчитываются по осредненным характеристикам) и для случая оптимизации транспортной системы, находящейся в эксплуатации (так как здесь необходимо оптимизировать рабочие процессы в системе). Для первого случая предпочтителен анализ функций по принципу «от общего к частному», что позволит вначале сформулировать необходимые функции для системы, затем для крупных частей, для элементов частей. При этом можно тщательно подбирать группы функций и только после этого разрабатывать их конструктивные реализации с использованием критериев развития и законов строения техники.

Во втором случае конструктивная реализация системы уже существует, и исследователь должен формулировать функции процессов в конструктивных частях системы и оценивать их ранг с помощью характеристик вещественных или энергетических потоков, проходящих через структурные элементы.

Таким образом, следует рассмотреть раздельно проектную оптимизацию и эксплуатационную (т.е. режимов работы системы).

Форма заказа

Цветная металлургия

Горная проммышленность