Особенности проектирования адаптивных систем

Условия применения систем и требования к ним непрерывно изменяются, и, несмотря на прогнозы и сценарии, любая ранее созданная система станет перед необходимостью приспособления к новым условиям. Неучет этого фактора при проектировании приведет в будущем к быстрому моральному старению системы, потере конкурентоспособности, сокращению жизненного цикла.

Возможность адаптируемости (приспособления) системы к будущим условиям применения – один из критериев оценки качества системы.

Для конкретных условий применения системы ее основные проектные параметры могут быть с достаточной степенью оптимальности определены на основе проектных проработок, моделирования, экспериментальной отработки. Для адаптации системы к будущим условиям применения необходимы такие проектные решения, которые позволят обеспечить максимальную эффективность системы в изменившихся условиях.

Этап формирования облика характеризуется множеством неопределенных факторов. Идеальное планирование работ и принятие решений состоят не в том, чтобы предусмотреть все возможные ситуации и рекомендовать соответствующие решения по применению системы, а в том, чтобы спланировать возможность маневрирования ресурсами при изменении ситуации.

Принятые на этапе проектирования решения определяют эффективность системы на весь период ее жизненного цикла и являются необратимыми. Выбор адаптивных систем предусматривает анализ информации о неопределенных факторах.

При выборе адаптивных технических решений возникает противоречивая ситуация, требующая неформальной оптимизации. С одной стороны, отсутствие адаптивных решений не может обеспечить высокую эффективность системы для достаточно широкого диапазона условий применения. С другой, - предельная степень адаптации к неопределенным условиям связана со значительными затратами, сложностью реализации, возможностью принятия рискованных (невостребуемых впоследствии) проектных решений. Поэтому необходимо обоснование степени адаптации на основе оценки эффективности системы в широких условиях применения с учетом затрат и сроков создания.

Неопределенные факторы обусловлены не только отсутствием сведений о характеристиках системы и условий применения, но и – в наиболее общем случае, характерном для конкурирующих систем, - факторами, направленными на уменьшение эффективности системы.

Наивысшая степень адаптации всех компонентов системы на всех этапах жизненного цикла – разработка алгоритма применения, позволяющего изменять параметры и варианты действий системы по мере получения информации в процессе операции (например, на борту ЛА, танка). Выбранные технические решения должны позволять это делать.

Системы, гибко реагирующие на условия операции, называют адаптивными или системами параметрической компенсации.

Возможны две предельные схемы параметрической компенсации: компенсация неопределенности до непосредственного применения (до операции) и в процессе применения (в ходе операции).

Компенсация до операции предусматривает изменение проектных параметров в процессе эксплуатации при уточнении условий применения: может быть реализована созданием адаптивно-модульных конструктивных схем элементов на основе разработки унифицированных элементов конструкций (модулей) с последующим их комплектованием в различных вариантах в зависимости от условий эксплуатации.

Компенсация в ходе операции связана с изменением параметров на основе перераспределения располагаемых ресурсов или за счет других, предусмотренных в конструкции возможностей. Обеспечивается системой управления.

Возможные пути компенсации неопределенности:

- применение набора вариантов систем различной степени специализации, каждый из которых является оптимальным в определенных условиях (в том числе, набор вариантов комплектования одной системы разнотипными компонентами – например, кухонный комбайн, различные боекомплекты на самолете, танке),

- реализацию «гибких» технических решений (многофункциональные системы, многорежимные агрегаты),

- оптимальные стратегии использования систем (перераспределение ресурсов и функций компонентов системы).

Исследование эффективности адаптивных систем связано с использованием методов прогнозирования, имитационного моделирования, игровых подходов для анализа конфликтных ситуаций.

Если для монопараметрической (без адаптации) системы задача оценки эффективности решается для каждого из вариантов системы, то для адаптивных систем оценка эффективности осуществляется с учетом анализа технических гибких решений, синтеза алгоритмов применения.

Основные особенности исследования эффективности систем с адаптивными компонентами:

- математическая модель операции должна отражать возможность изменения параметров каждого из рассматриваемых вариантов проектируемого компонента в зависимости от информации об условиях применения, изменяющихся как до, так и в ходе операции

- выбор вариантов проектируемых адаптивных компонентов может основываться на их сопоставлении с аналогичными вариантами, не реализующими адаптивные возможности.

- к числу варьируемых относится только часть параметров, обеспечивающих адаптивные возможности системы, для каждого из компонентов адаптивной системы рассматриваются возможные пути адаптации (модульность, изменение конструкции).