Особенности системного подхода при проектировании

Анализ некоторых технических решений показал, что их эффективность может быть значительно увеличена при системном подходе к задаче проектирования.

Система - это множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом и образующих определенную целостность, единство, и функционируя совместно, обеспечивают эффективность данного объекта или отрасли в целом.

Общность системы очень существенна, она определяет необходимость разработки единой методики проектирования и планирования.

Комплексное проектирование изделий, устройств, образующих систему, определило новый подход к процессу проектирования и планирования - системный.

Первой особенностью системного подхода является необходимость совместного проектирования и планирования производства комплекса технических средств системы.

Системный подход учитывает непрерывное взаимодействие различных систем (например, система электроснабжения, система управления, система контроля и т.д.), одни из которых интенсивно развиваются, вторые длительное время стабильно функционируют, третьи зарождаются - это и есть вторая особенность.

Анализ последствий от внедрения в практику результатов научных открытий и всесторонний прогноз законов изменения потребностей среды, которая предопределяет развитие систем - третья особенность.

Проектируемая система должна способствовать повышению эффективности производства, поэтому критерий эффективности должен учитывать затраты и доходы на этапах проектирования, организации производства, производства, распределения и эксплуатации систем - четвертая особенность системного подхода.

Процесс проектирования систем следует согласовывать с планом развития конкретной отрасли (например, схемы развития электрических сетей региона в энергетике и др.) - пятая особенность.

При проектировании, к сожалению, практически невозможно предусмотреть и предсказать все изменения в среде, которые могут возникнуть в процессе функционирования системы и взаимодействия со средой. Создавая модель системы и ее взаимодействие со средой, ограничиваются только основными связями между ними. Модель должна решать, прежде всего, задачи, возложенные на проектируемую систему. Современные модели, разработанные с помощью средств вычислительной техники, способны отразить даже функции сложных систем, включающих многие элементы и комплексы технических средств, реальные устройства и координировать их работу с имитацией отдельных процессов, включая действия диспетчера (оператора).

Имитационные модели, используемые в процессе проектирования и планирования, с необходимой и достаточной полнотой отображающие функционирование проектируемой системы в условиях, близких к реальным, дают возможность работы в диалоговом режиме (исследователь - модель) - шестая особенность.

Наконец, еще одна особенность системного подхода, это использование вычислительных машин последнего поколения и обеспечение диалога человека с машиной.

Таким образом, системный подход предусматривает широкое рассмотрение проблемы принятия решений с обоснованием целей, более высокий уровень проектирования и планирования по сравнению с традиционными методами.

Системный подход предусматривает рассмотрение объекта исследования с учетом множественности его свойств и неопределенности имеющейся информации. Большие системы могут иметь следующие множества: целей, функций, параметров, свойств, состояний, событий, связей, вариантов и др.

Невозможность однозначного определения существенных признаков системы обусловлена непрерывностью процессов развития во времени, запаздывание информации о состоянии объекта и об окружающей среде. Причиной неопределенности является также невозможность однозначного прогнозирования развития большой системы и изменения условий ее функционирования.

Формализованное описание большой системы, например, системы энергетики, требует раскрытие неопределенности множеств в различных формах: перечисление, сравнение, ранжировка, систематизация, измерение (оценка, расчет) элементов. Для учета неопределенности в зависимости от конкретных условий и применяемых методов используют: анализ ретроспективной информации, использование активных и пассивных экспериментов, математическое и физическое моделирование, метод экспертных оценок.

Абсолютно полное и достоверное раскрытие неопределенности невозможно, поэтому модели используют различные допущения. Точность оценочных моделей задается возможностью различать технические характеристики в ходе исследования объектов и сравнения вариантов решений и определяется возможностями экспериментальных и вычислительных методов и достоверностью исходных данных.

Для оценки точности в моделях в качестве мер используют: максимальные и среднеквадратические погрешности, верхние и нижние доверительные границы, максимальные и минимальные оценки по уровню регрессии и др.

Оптимизационные модели систем в условиях неопределенности исходной информации обязаны учитывать возможность корректировки решений в случае изменения расчетных условий, а при возникновении неопределенности в оценке эффективности вариантов следует использовать новые критерии на основе экспертного рассмотрения свойств объекта. Экспертный метод позволяет рассмотреть все множество конкурирующих вариантов комплексно и определить новое, наиболее эффективное решение.

Электроэнергетические установки, например, электрические станции, подстанции, линии электропередачи, системы электроснабжения, системы электрификации сельскохозяйственных объектов - являются элементами больших систем (электроэнергетических).

Признаки этих систем:

© целенаправленность функционирования в постоянно изменяющихся реалиях;

© взаимодействие элементов с участием человека для достижения конечных результатов;

© большое число изменяющихся параметров системы;

© наличие многих критериев по оценке эффективности функционирования и развития.

Таким образом, с помощью системного подхода, например, систему электроснабжения можно спроектировать так, чтобы она имела наилучшие технико-экономические показатели, то есть чтобы при минимальных денежных средствах, оборудования и материалов она обеспечивала бы требуемые надежность и качество передаваемой электроэнергии.