Design strategies for many alternatives in optimization problems based on the functional structural

Abstract

Новосибирский государственный технический университетВ статье рассмотрены модели, методы и технологии автоматизации проектирования процессов функционирования человеко-машинных систем (ПФ ЧМС) на основе функцио-нально-структурной теории (ФСТ) и обобщенного структурного метода проф. А.И. Губин-ского. Каждый альтернативный процесс функционирования ЧМС задается в виде функци-ональной сети (ФС) и представляется состоящим из ряда формализованных единиц -типо-вых функциональных единиц и их типовых комбинаций -типовых функциональных структур. Множество альтернативных процессов ЧМС описывается в виде альтернативно-го графа. Приведен способ представления ПФ ЧМС в виде бинарных отношений элемен-тов, входящих в ФС. При решении оптимизационной задачи учитываются показатели эф-фективности, качества и надежности ЧМС. Разработанная гибридная экспертная система имеет расширенный функционал, позволяющий строить все изоморфные представления альтернативного графа, генерировать в ручном и автоматическом режиме конкретный ал-горитм направленного перебора. Предложен алгоритм определения границ ФС, между которыми возможно задать альтернативные участки ПФ ЧМС. Указан метод определения принадлежности ФС, заданной в виде бинарных отношений, к классу сетей, описываемых в рамках ФСТ. Приведена программа, реализующая эти возможности.Ключевые слова: функционально-структурная теория, человеко-машинная система, множество альтернатив, автоматизация проектирования, нисходящее проектирование, вос-ходящее проектирование. ВведениеРазработка технологий проектирования процессов функционирования челове-ко-машинных систем по показателям эффективности, качества и надежности (ЭКН) является одним из доминирующих направлений в исследовании и автома-тизации проектных работ, управления объектами и принятия решений. Системы интеллектуальной поддержки принятия решений помогают человеку проанализи-ровать большой объем информации, учесть экспертные оценки групп специали-стов, сформулировать множество возможных вариантов решения и спрогнозиро-вать их последствия, получить обоснование для выбора. Стремление повысить адекватность используемых моделей за счет привлечения все большего числа учитываемых факторов и расширение множества альтернатив создает объектив-ные трудности для выбора оптимального варианта выполнения процесса функци-онирования ЧМС, поэтому возрастает актуальность подходов к оптимальному проектированию ЧМС, обеспечивающих возможность генерации и быстрого ана-лиза достаточно большого числа альтернатив. Анализ используемых моделей ПФ ЧМС показывает, что наиболее универсальными из них являются функционально-структурная теория и обобщенный структурный метод проф. А.И. Губинского. Так, в [1-4] получили развитие модели, методы и технологии последовательной оптимизации процессов функционирования ЧМС по показателям эффективности, качества и надежности на основе ФСТ. На сегодняшний день существует хорошо