ЭФФЕКТИВНОСТЬ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ И РАЗВИТИЯ СИСТЕМ

Любая система имеет неограниченное число свойств. Если каждую отдельную часть системы заставить работать с максимальной эффективностью, система в целом не будет функционировать настолько эффективно, насколько это возможно. Эффективность системы зависит не столько от работы ее элементов, сколько от их взаимодействий. При исследованиях сложных систем широкое применение находят показатели эффективности, которые могут быть использованы для сравнительной оценки вариантов проектирования и развития сложных систем, выбора их оптимальных параметров и режимов функционирования, сравнительной оценю! управляющих алгоритмов. Эффективное функционирование системы должно подчиняться следующим основным принципам:

  • цельности, когда функции элементов соответствуют условиям сохранения и развития системы;
  • лабиализации — т.е. изменчивости, подвижности, разнообразия, дублирования функций элементами, что увеличивает возможности сохранения, устойчивости и развития системы;
  • нейтрализации дисфункции, что обеспечивает сохранение системы;
  • совместимости функций, что означает общность главных функций всех элементов и обеспечивает их взаимодействие;
  • сосредоточения (иерархии) функций, согласно которому функции элементов подчинены функциям системы.

Отдельные показатели эффективности сложных систем оцениваются при помощи числовых характеристик, которые оценивают степень приспособленности системы к выполнению поставленных перед ней задач. Каждая из числовых характеристик должна удовлетворять следующим требованиям:

  • — представлять величину, которая зависит от особенностей функционирования системы;
  • — давать наглядное представление об одном из свойств системы;
  • — допускать приближенную оценку числовых характеристик параметров систем по экспериментальным данным.

Так как оценки этих числовых характеристик могут быть определены по экспериментальным данным, отсутствие исчерпывающего математического описания (закона распределения случайной величины) не является препятствием для приближенной оценки свойств объекта исследования (раздел 8).

Поскольку условия функционирования сложной системы не стационарны и могут изменяться с течением времени, необходимо указывать период времени или условия, к которым относится рассматриваемое значение показателя эффективности.

В зависимости от выбора характеристик системы в качестве показателей эффективности соответствующим образом интерпретируются свойства системы и результаты сс исследования.

Например, если в качестве показателя эффективности некоторого производственного процесса, представляющего сложную техническую систему, выбрана производительность, то при проведении мероприятий по его усовершенствованию наибольшее внимание будет уделяться факторам, способствующим ее увеличению. При этом неизбежно будут упущены из вида другие стороны организации производственного процесса, не связанные непосредственно с производительностью, такие, как качество выпускаемой продукции, экономия сырья, энергоресурсов, фонда заработной платы, предотвращение износа оборудования и другие.

Если в качестве показателя эффективности того же производственного процесса выбрана средняя величина себестоимости выпускаемой продукции, то факторы, связанные с расходом энергетических и сырьевых ресурсов, фонда зарплаты будут иметь большой вес, а связанные с производительностью и качеством продукции отойдут на второй план. Это обстоятельство имеет столь существенное значение, что средняя величина себестоимости редко служит основным показателем эффективности производственных процессов.

Таким образом, характер показателя эффективности определяет основные направления в поиске свойств системы, которые обеспечивают ее оптимальность.

Для согласования разнородных тенденций в характере работы системы часто пользуются показателями эффективности, содержащими ограничительные условия. В рассмотренной выше производственной системе такими показателями могут быть: производительность, при условии обеспечения заданного качества продукции и ее средней себестоимости; средняя себестоимость выпускаемой продукции, при условии обеспечения заданной производительности и заданного качества. Однако следует отметить, что использование показателей эффективности с ограничительными условиями может оказаться тормозом повышения эффективности функционирования системы в целом.

Например, жесткое ограничение величины себестоимости может тормозить увеличение производительности, а значит и прибыли. Но если допустить возможность небольшого превышения себестоимости (увеличение затрат в связи с введением новой технологии производства) возможно значительное увеличение производительности и соответственно прибыли.

На основании изложенного очевидно, что при использовании показателей эффективности с ограничениями необходимо дополнительно учитывать возможные последствия введенных ограничений. Поэтому вполне естественно желание исследователей, разработчиков и эксплуатационного персонала употреблять такие показатели эффективности, которые позволяют согласовать разнородные тенденции в задачах и целях функционирования сложной системы.

Поскольку любой показатель эффективности системы R зависит от ряда параметров, среди них выделяются параметры системы aj, аг, ..., а„ и параметры, характеризующие воздействия внешней среды Pi, Р2, ...» pm:

Помимо параметров системы и внешней среды, явно присутствующих в строгом математическом описании (3.1), обобщенный или комплексный показатель эффективности зависит от структуры системы, характера связей между элементами, вида управляющих алгоритмов, особенностей и закономерностей функционирования, не поддающихся формализации. Поэтому на практике, особенно при проведении предварительных расчетов, предлагается пользоваться приближенными методами.

В процессе жизненного цикла системы количество показателей эффективности и их числовые значения могут существенно изменяться. Поэтому остановимся лишь на основных показателях, в число которых входят: безопасность, надежность, управляемость, помехозащищенность, устойчивость, экономичность.

Безопасность — один из важнейших показателей качества и эффективности функционирования системы. Другие комплексные показатели, такие, как надежность, стоимость могут в полной мере применяться для оценки того или иного варианта создания или функционирования системы, тогда как меры по обеспечению безопасности следует предпринять еще на этапе разработки системы. В последние годы термин «безопасность* получил очень широкое распространение, поскольку защита от многочисленных угроз всего населения Земли и отдельного индивидуума выходит на первое место в системе приоритетов человечества, потеснив проблемы повышения производительности труда и создания новых технологий.

Особенностью технологического пространства является его малая структуризация. Несмотря на развитую коммуникационную сеть, осуществляющую транспорт всех видов вещества, энергии, информации, полностью управлять прогрессом технологий не удается, и решающее воздействие на него оказывает величина прибыли, добываемой в конкурентной борьбе. Поэтому современное состояние технологического пространства интерпретируется как постоянно меняющееся, неорганизованное [53J.

В руках человечества оказались гигантские производственные и энергетические мощности, функционирование которых чрезвычайно опасно по целому ряду причин:

  • — сложность прогнозирования места, времени, развития и последствий техногенных и природных катастроф, научных и технологических прорывов;
  • — развитость коммуникационных и транспортных средств сокращает лимит времени, отведенный на принятие решений и организацию мер противодействия в случае возникновения опасности;
  • — отсутствие эффективных средств оказания давления (правовых норм) на неблагоприятные для государства (мирового сообщества) технологические, экологические, социальные и другие угрозы, исходящие от существующих и проектируемых объектов и глобальных проектов;
  • — достижения в области технологии не всегда способствуют прогрессу, вредя здоровью и экологии, часто обладая непредсказуемыми последствиями.

Подтверждением актуальности проблемы безопасности является принятие в 1992 г. закона РФ «О безопасности», в котором под безопасностью понимается защищенность жизненно важных интересов личности, общества и государства от внутренних и внешних угроз. Следовательно, понятие безопасности имеет две стороны: внешнюю, определяющую воздействие объекта на среду, и внутреннюю, характеризующую свойство сопротивляемости объекта по отношению к действиям среды.

Внутренняя безопасность - характеристика целостности системы, показатель ее гомеостаза. Она определяет способность системы поддерживать свое нормальное функционирование в условиях внешних и внутренних воздействий.

Внешняя безопасность - способность системы взаимодействовать со средой без нарушения гомеостаза. Другими словами, воздействие системы на среду не приводит к необратимым изменениям или нарушениям важнейших параметров, характеризующих состояние среды, принятое за допустимое.

Надежность ~ свойство, которое должно учитываться при исследовании, создании, функционировании и прогнозировании перспективного развития. Однако в отличие от элементной надежности пути обеспечения надежности сложных систем не очевидны и в каждом отдельном случае обусловлены особенностями исследуемой системы. По мере усложнения систем становится более сложной и оценка их надежности. Классические показатели надежности элементов и «простых» систем такие, как среднее время безотказной работы, вероятность безотказной работы в течение заданного промежутка времени и целый ряд других применительно ко многим сложным системам лишены практического смысла.

Очевидно, что многие сложные системы могут выполнять практически все свои функции при условии, что некоторая часть их элементов и связей между ними находится в нерабочем (или отличающемся в пределах допустимых норм от рабочего) состоянии.

Например. отказ отдельных элементов в системах энергетики может вообще не отразиться на работе потребителей. В этих случаях речь идет не об отказе системы, а лишь о возможном снижении показателей эффективности ее работы.

Сосредоточивая внимание на самом факте отказа, единичные показатели надежности не позволяют установить последствия отказа и влияние его на конечный эффект функционирования системы. Поэтому для выработки обоснованных рекомендаций по обеспечению требуемого уровня надежности сложных систем необходимы серьезные научные исследования, соизмеримые по своим масштабам разработке основной идеи построения системы.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >