Смекни!
smekni.com

Анализ, синтез, планирование решений в экономике (стр. 51 из 65)

Этап 2. Строится морфологическая таблица. Осуществляет­ся разбиение морфологической таблицы на блоки в соответствии с количеством функциональных подсистем, входящих в целост­ную систему. Каждый-блок может содержать несколько функцио­нальных подсистем.

Этап 3. Осуществляется синтез подмножеств рациональных вариантов функциональных подсистем в каждом блоке. Если блок содержит одну подсистему, то из множества альтернатив выбира­ется требуемое подмножество наилучших с использованием сис­темы принятия решений.

Для синтеза рациональных вариантов в блоках, содержащих более двух подсистем, используется метод лабиринтного поиска. Когда же блок содержит два признака, то для выбора рациональ­ных решений несложно использовать метод полного перебора возможных сочетаний альтернатив.

Этап 4. Направлен на формирование новой морфологичес­кой таблицы меньшей размерности, чем исходная. Число строк этой таблицы равно числу функциональных подсистем (числу блоков, на которые разбита исходная морфологическая таблица). Альтер­нативами вновь сформированной морфологической таблицы явля­ются рациональные варианты, синтезированные на отдельных блоках (этап 3).

Этап 5. Предусматривается синтез технической системы в це­лом, проводимый лабиринтным методом на новой морфологичес­кой таблице, и принятие решения о соответствии полученного окончательного решения исходным требованиям.

Применение блочно-лабиринтного синтеза наиболее оправдано для многофункциональных сложных организационных и социаль­но-экономических систем.

Синтез многофункциональных систем при снятых ограничениях на число и характер выполняемых ими функций

Одна из закономерностей развития больших систем, прослежи­вающаяся особенно ярко в последнее время, — это повышение их сложности и увеличение числа выполняемых ими функций. В за­висимости от целей синтеза в исходной постановке задачи на со­здание многофункциональных систем число и характер выполня­емых ими функций могут быть либо строго зафиксированы, либо ограничения на число и характер реализуемых функций отсут­ствуют. При этом предполагается, что оставляемые в системе фун­кции и элементы, их реализующие, обеспечивают, с одной сторо­ны, нормальную работоспособность системы, а с другой — ее наилучшую эффективность для некоторых определенных в исход­ном задании условий производства и эксплуатации (определенно­го сегмента рынка).

Яркими примерами многофункциональных сложных систем в бытовой технике являются аудио- и видеосистемы. Такие системы могут содержать в одном блоке одновременно разное по количе­ству и составу число таких функциональных элементов, как маг­нитофон, радиоприемник, лазерный компакт-диск, телевизор, ви­деомагнитофон, персональный компьютер и т. д.

В связи с установившимися тенденциями развития современ­ных систем актуально решение проблемы по созданию подходов и методов, позволяющих решать задачи синтеза рациональных многофункциональных систем при снятых ограничениях на число и характер выполняемых ими функций. Решение поставленной задачи может быть проведено в три этапа. На этапе 1 выбирается рациональный состав функций Fi (обобщенных функциональных подсистем). На этапе 2 для каждой функции формируется множе­ство наиболее рациональных альтернатив. На этапе 3 определяет­ся лучшая композиция альтернатив, реализующих исследуемые функции.

Рассмотрим подробнее один из подходов для решения обозна­ченной задачи.

Решение задачи начинается с построения морфологической таблицы, в строках которой отражены возможные для реализации в проектируемой системе функции (Fi). Столбцы таблицы запол­няются альтернативами (Аij), обеспечивающими выполнение фун­кций с различной степенью эффективности. В качестве примера рассматривается морфологическая таблица мероприятий, плани­руемых администрацией города для реализации в ближайшем будущем (табл. 5.18).

Пусть в исходной постановке задачи сняты ограничения на число и характер выполняемых функций в проектируемой целос­тной системе. При этом требуется синтезировать рациональную систему с учетом конкретной ситуации, сложившейся в городе.

Таблица 5.18

Исходная морфологическая таблица

Сначала исходное множество функций F={F1, F2, F3} обраба­тывается алгоритмом, обеспечивающим генерацию множества F={F1, F2, F3, F1F2, F1F3, F2F3, F1F2F3} всех единичных, парных, тернарных и т.д. сочетаний элементов из множества F.

В сформированном множестве не все единичные функции и сочетания этих функций могут обеспечить работоспособность целостной системы. Поэтому отбираются лишь допустимые фун­кции и их сочетания, которые обеспечивают нормальную работу системы. Для рассматриваемой задачи допустимыми функциями являются: F1, F1F2, F1F3, F1F2F3.

Затем строится иерархическая система критериев качества для выбора наиболее предпочтительного сочетания функций в проек­тируемой системе.

Один из вариантов иерархии для выбора предпочтительной функции или сочетаний функций приведен на рис. 5.15.

Результаты иерархического синтеза по каждому критерию приведены в табл. 5.19, из которой видно, что приоритет функци­ональных композиций существенно зависит от критериев.

После установления наиболее эффективных композиций функ­ций строятся морфологические таблицы, систематизирующие ва­рианты реализации функций. Например, для повышения жизнен­ного уровня населения города (см. табл. 5.19) наиболее эффективными и предпочтительными являются две композиции функций: F1F3 и F1F2F3. Для этих композиций построены две морфологи­ческие таблицы (табл. 5.18, 5.20), элементами которых являются различные альтернативы по реализации соответствующих функций.

Таблица 5.19

Значение векторов приоритетов функциональных композиций

Критерий качества системы

Значение для вектора приоритетов функциональных композиций

F1

F1F2

F1F3

F1F2F3

Быстрая прибыль Рабочие места Экология Повышение жизненного уровня

0,1

0,05

0,5

0,1

0,2

0,05

0,1

0,1

0,2

0,5

0,2

0,4

0,5

0,4

0,2

0,4

Таблица 5.20

Исходные данные для синтеза двух функциональных систем

Функция

Альтернатива

F1 - реконструкция предприятий А11 - трактор­ный завод A12 - моторный завод А13 - завод бу­ровой техники
F3 - развитие транс­портной системы A31 - метропо­литен А32-троллейбус­ные маршруты А33 - маршрут­ные такси

Окончательный синтез комплексных решений на морфологи­ческих таблицах может проводиться различными алгоритмами (полный перебор, древовидный или лабиринтный синтез) в зави­симости от их размерности. Отобранные в результате синтеза лучшие решения из первой и второй матриц сравниваются меж­ду собой по дополнительному комплексу критериев качества в целях выбора окончательного наилучшего варианта.

Синтез многофункциональных систем с различным числом самостоятельных составляющих подсистем

В процессе эвристического поиска новых эффективных систем часто прибегают к следующему правилу проектирования:

"Для эффективной реализации целей синтеза создается один объ­ект, выполняющий несколько функций, благодаря чему отпадает необходимость в других объектах, либо, наоборот, один объект, выполняющий одновременно несколько функций, заменяется не­сколькими объектами с самостоятельными функциями". Одно из прогрессивных направлений предполагает синтез многофункцио­нальных систем, реализованных минимальным числом подсистем. Такие многофункциональные системы позволяют повысить их производительность и качество в определенных условиях эксплу­атации и оказываются более предпочтительными, чем много­функциональные системы, у которых за каждую функцию отвеча­ет самостоятельная подсистема.

Задача многовариантного синтеза таких систем может быть успешно решена на морфологических таблицах. Построение морфологических таблиц и алгоритмов синтеза эффективных ва­риантов имеет в этих случаях свои особенности, которые рас­сматриваются ниже.

Предположим, что исходная система выполняет три функции: F1, F2 и F3. Указанные функции в общем случае могут быть ре­ализованы на основе трех или двух альтернативных элементов или же на основе одного элемента (табл. 5.21). Далее генерируются все возможные сочетания функций и для каждого сочетания подбираются альтернативы, которые сводятся в матрицу (табл. 5.22). Верхние индексы в матрице соответствуют порядко­вому номеру альтернативы, а нижние — номерам функций, кото­рые реализуются альтернативами.