Формирование множества вариантов системы

Генерирование множества вариантов (альтернатив) – идей о возможных способах достижения цели является творческим процессом. Здесь методология одна – выявляют и формируют эвристические, неформальные правила, которые во многих случаях приводят к успеху: прогнозные оценки развития общества и техники, анализ специальной литературы, привлечение экспертов.

Методы: мозговой штурм, деловые игры, имитационное моделирование, комбинирование имеющихся альтернатив, вплоть до полного перебора.

При проведении структурного и параметрического анализа варианты системы формируются на основе детально проработанных опорных вариантов для различных структур и условий применения системы.

Для формирования исходного множества вариантов необходимо:

- установить границы областей допустимых решений;

- на основе параметрического анализа сформировать варианты в области допустимых решений;

- детально разработать необходимое число математических моделей опорных вариантов.

Основой построения исходного множества вариантов заданной структуры является параметрический анализ опорного варианта:  задание множества вариантов изменения проектных параметров с последующим сопоставлением каждому вектору параметров {р} системы соответствующих векторов параметров подсистем {} и, наоборот.

Для построения вариантов на базе опорного требуются параметрически трансформируемые блочные математические модели подсистем и элементов. Такие модели позволяют генерировать дополнительное множество вариантов в окрестностях опорного для выбора из них рационального варианта.

Из множества допустимых вариантов системы, удовлетворяющих связям математической модели, вытекает основная задача формирования облика системы – определить те параметры, которые обеспечивают максимальную эффективность системы.

Особенности методологии выбора рациональных параметров системы обусловлены большим количеством оптимизируемых параметров, сочетанием дискретной и непрерывной природы их изменения, неопределенностью условий применения системы. Это делает необходимым проведение раздельной оптимизации параметров дискретной и непрерывной природы, что предъявляет свои требования к декомпозиции общей задачи и проведения параметрических исследований.

Выбор рационального варианта предусматривает определение такого из исследуемых вариантов, который обеспечивает максимальную эффективность системы с учетом диапазона неопределенностей внешней среды.

Обобщенная схема выбора рационального варианта системы

1. Формирование множества вариантов структур системы и оптимизация проектных параметров для каждого варианта структуры.

Для каждого варианта структурных (дискретных) параметров {S} анализируются параметры непрерывного изменения - проектные параметры {р}, выделяются параметры, оказывающие влияние на выбор структуры системы (проводятся параметрические исследования и анализ влияния проектных параметров {р} на различные варианты структуры), определяются оптимальные значения проектных параметров {р }* для заданной структуры.

2. Сравнительная оценка эффективности вариантов структур и выбор рациональных значений структурных и основных проектных параметров системы.

Проводятся параметрические исследования в области оптимальной точки с целью определения тенденций изменения параметров при отклонении исходных данных и условий применения от заданных, чувствительности критерия эффективности к изменению параметров.

Различают локальный и глобальный уровни исследований.

Локальный уровень – исследования параметров подсистемы проводится независимо от системы более высокого уровня.

Глобальный уровень – исследования параметров подсистемы проводятся в широкой области изменения параметров и условий применения системы в целом с корректировкой задач, критериев, ограничений. При этом устанавливается взаимосвязь основных проектных параметров системы и параметров подсистем, функционирующих в составе системы в различных условиях применения.

Методы сравнения вариантов

Метод косвенного сравнения вариантов: по параметрам сравниваемых вариантов, по обобщенным показателям, по потенциальным возможностям – без вычислений абсолютных значений показателя эффективности – используются для предварительного отбора вариантов для оценки непосредственными методами.

Методы непосредственного сравнения вариантов базируются на оценке эффективности каждого варианта для различных структур и условий применения.

Результирующая матрица может быть получена в виде:

где {}i , i = 1,m – сравниваемые варианты проектируемого элемента

Uj , j = 1,n – варианты условий применения.

Использование полученной матрицы для выбора рационального варианта встречает затруднения: сравнение вариантов возможно только для одного варианта условий применения исходя из max Wij, для диапазона условий применения { U₁ , U₂ , …, U_n } однозначного преимущества какого либо варианта, как правило, не бывает.

Задача сравнения вариантов в этом случае может рассматриваться как задача принятия решений в условиях неопределенности. Недостатки метода – большой объем расчетов и сложность учета широкого диапазона условий применения.