Материал: Основы автоматизации проектирования беспроводных систем и сетей связи. Семёнов Р.В

новополагающими характеристиками сложных систем являются функции и элементы, реализующие те или иные функции.

При функциональном анализе удобным является принцип выделения и рассмотрения структур с двухуровневой иерархией. Согласно этому принципу первоначально выделяется главная функция (функции) рассматриваемой системы, которая представляет самый верхний иерархический уровень.

После определения главной функции, устанавливают функциональные элементы, обеспечивающие выполнение главной функции и образующие первый иерархический уровень. Функции, выполняемые элементами первого иерархического уровня, являются подфункциями по отношению к главной функции системы. Далее каждый функциональный элемент первого уровня рассматривается как самостоятельная система, что позволяет выделить конструктивные элементы второго уровня, обеспечивающие функционирование элементов первого уровня. аналогично производится разделение на функциональные элементы третьего уровня и последующих.

На основании проведенного анализа формируются строки морфологической таблицы, в которые записываются функции системы или ОФПС, из которых состоит система в целом. Причем строки морфологической таблицы определяются из функций или обобщенных функциональных подсистем, относящихся к одному иерархическому уровню. Наименованиями столбцов являются альтернативы - варианты исполнения функций. Для заполнения морфологической таблицы альтернативами можно использовать различные информационные источники.

При разработке морфологических таблиц на основе функционального анализа систем достаточно было выявить функции подсистем, образующих исследуемую систему в целом, и подобрать для каждой функции альтернативы конкретных реализаций. Данный вид морфологических таблиц хотя и дает возможность проведения многокритериальной оценки альтернатив и выбора рациональной целостной системы, однако в ряде исследовательских задач недостаточно глубоко

106

вскрывает морфологию системы. Устранить этот недостаток можно путем использования в морфологических таблицах классификационных признаков для описания альтернатив.

Построение морфологических таблиц на основании классификационных признаков основано на разработке для каждой ОФПС функциональной классификации. После формирования классификаций осуществляется описание альтернатив каждой функции соответствующими признаками и значениями этих признаков, т.е. составляются классификационные образы альтернатив. Обработка таких морфологических таблиц проводится с использованием подходов кластерного анализа.

При комбинаторно-морфологическом синтезе вариантов построения БСС особенно важен выбор критериев оценки качества синтезированных вариантов систем. Для оценки качества могут использоваться следующие критерии.

Аддитивный критерий предполагает нахождение подмножества R Ω , для которого

l =1

Мультипликативный критерий предполагает нахождение подмножества R Ω , для которого

l=1

Вформулах (3.2), (3.3) приняты следующие обозначе-

ния: R – подмножество искомых целостных вариантов систем;

Ω– морфологические множества всех систем, содержащихся

иисследуемой морфологической таблице; ωlm – интегральное

по нескольким критериям качества значение вектора приоритета соответствующей альтернативы, входящей в i -й вариант синтезируемой системы.

Критерий на основе меры сходства предполагает нахождение подмножества R Ω, для которого

107

xlm1 , xl2 - числовые интегральные значения критериев качества, характеризующие альтернативы Alm и Al , входящие соответственно в рассматриваемый вариант системы Ri1 и поисковое

задание R2 , которое представляет прототип, идеальную систему или желаемую систему; L – число функциональных подсистем; m – порядковый номер альтернативы в строке морфологической таблицы.

Критерий комбинационной новизны определяет новизну для рассматриваемого класса объектов сочетаний функциональных подсистем, составляющих целостную систему. Система обладает максимальной степенью комбинационной новизны, если ни одни из составляющих ее функциональных элементов не состоял в комбинации с каким-либо другим функциональным элементом в рамках представленного в морфологической таблице класса исследуемых объектов. Соответственно, система не обладает комбинационной новизной, если все входящие в нее элементы составляют комбинацию, которая нашла реализацию в рамках анализируемого класса. Таким образом, степень комбинационной новизны определяет, насколько новыми являются сочетания, в которых участвует каждый функциональный элемент системы, и какова степень ее новизны и конкурентоспособности.

Степень комбинационной новизны, численно характеризующая новые для представленного в морфологической таблице класса объектов сочетания, определяется по формуле:

108

которая принимает значение равное 1, если альтернатива s строки и столбца si ; образовывала комбинацию с альтернати-

вой из строки p столбца pi в пределах рассматриваемого

класса технических объектов, значение равное 0, если не образовала такой комбинации.

Критерий элементарной новизны, численно характеризующий использование новых элементов в объектах рассматриваемого класса, определяется по формуле:

где si – номер столбца морфологической таблицы в строке s , альтернатива из которой вошла в i -ую систему; es,si – пере-

менная, принимающая значение 1, если альтернатива из строки s и столбца si , использовалась в пределах рассматриваемо-

го класса систем, и 0, если нет.

Мера включения признаков рассматриваемой целостной системы во множество признаков остальных синтезированных систем характеризует степень ее оригинальности по отношению к другим вариантам. Минимальное ее значение отражает тот факт, что в рамках обобщенной функциональной структуры данная система обладает весьма специфическими свойствами, что является одним из важнейших условий ее высоких потребительских и конкурентоспособных качеств.

109

Мера включения i -ой системы (TRi ) во все сгенерированные варианты систем (TR) определяется следующим образом:

N

где Ntr = ∏s Nai – число возможных решений, синтезирован-

i=1

ных на морфологической таблице; N s – число строк морфологической таблицы; Nai – число альтернатив в каждой i -ой строке морфологической таблицы; N pr – общее число признаков, которыми описаны и исследуемые системы; xki и xkj — значения признака k соответственно для TRi и TR .

Мера сходства анализируемой системы с системамипрототипами характеризует степень их близости по анализируемым свойствам. Расчет меры сходства между i -ой системой и множеством систем – прототипов производится по следующей формуле:

чения 1, если соответственно включают признак из исследуемого множества признаков и значение равное 0, если не включают.

110