CC BY
133
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
результатов объективного контроля показала, что данный летчик только недавно переучился на самолет Т-6МР и имеет на нем очень маленький налет. Кроме того, в связи с переводом данного летчика на командно-штабную работу он за время, предшествующее контролируемым полетам, имел большие перерывы в летной подготовке. Из этого следует, что полученная данным летчиком оценка эффективности управления самолетом вполне объективна.
Существующие методики оценки качества пилотирования не позволяют получить информацию для подобного анализа, однако их преимущество в том, что они позволяют выявлять события нарушения летных ограничений.
Поэтому предлагаемый критерий оценки эффективности управления самолетом АЬ предназначен для их дополнения и может служить информацией для руководящего лётного состава при организации индивидуальной лётной подготовки. Рассмотренный критерий АЬ может быть использован не только в авиации, но и в других видах «человеко-машинных» систем, в которых объект управления представляет собой многомерную динамическую систему.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Оптнер С.Л. Системный анализ для решения деловых и промышленных проблем : пер. с англ. М. : Сов. радио, 1969.
2. Квейд Э. Анализ сложных систем : пер. с англ. М. : Сов. радио, 1969.
3.
4.
5.
6.
7.
Янг С. Системное управление организацией. М. : Сов. радио, 1972.
Основы системного подхода и их приложение к разработке территориальных автоматизированных систем управления / под ред. Ф. И. Перегу-дова. Томск : ТГУ, 1976. 244 с. Ковальчук Ю.А., Устинов В.В. Методика автоматизированного количественного оценивания качества пилотирования самолета летчиком. М., 1985. 20 с. Деп. в УПИМ, № Б419. Молоканов Г.Ф. Объективный контроль точности самолетовождения. М. : Воениздат, 1980. 126 с.
Устинов В.В., Кривоножко Д.П., Шишкин Ю.Н. Один из подходов к оценке уровня натренированности летного состава // Материалы IX науч.-техн. конф. воен.-науч. об-ва училища / Иркутск, 1996. С.167-168.
Рудный Н.М., Васильев П.В., Гозулов С.А. Авиационная медицина. М. : Медицина, 1986. 580 с.
Фролов Н.И. Пути изучения работоспособности летчика в полете // Космич. биология. 1978. № 1. С. 3-10.
10. Лем Г. Аналоговые и цифровые фильтры. Расчет и реализация : пер. с англ. М. : Мир, 1982. 592 с.
11. Голд, Б. Цифровая обработка сигналов. М. : Советское радио, 1973. 367 с.
12. Капелини В, Константинидис А.Дж, Эмилиани П. Цифровые фильтры и их применение : пер. с англ. М. : Энергоатомиздат, 1983. 360 с.
9.
УДК658.516 : 303.703
Рубин Геннадий Шмульевич,
к. т. н., доцент кафедры технологии, сертификации и сервиса автомобилей, Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова,
тел. (3519)298481, е-mail: rubingsh@gmail.com Данилова Юлия Владимировна, инженер-исследователь, кафедра технологий обработки материалов, Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова,
тел. (3519)298481, е-mail: j.v.danilova@inbox.ru Полякова Марина Андреевна, к. т. н., доцент кафедры технологий обработки материалов, Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова,
тел. (3519)298481, е-mail: m.polyakova-64@mail.ru
СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ В СТАНДАРТИЗАЦИИ. ПРИНЦИП СИСТЕМНОСТИ В СТАНДАРТИЗАЦИИ
G. Sh. Rubin, Yu. V. Danilova, M. A Polyakova
SYSTEM ANALYSIS IN STANDARDIZATION. PRINCIPLE OF SYSTEMATIZATION IN STANDARDIZATION
Аннотация. Стандартизация базируется на определенных принципах, отражающих основные закономерности процесса разработки стандартов. Одним из важнейших принципов стандартизации является принцип системности. Системность заключается в рассмотрении каждого объекта как части более сложной системы. Предлагается процесс разработки стандарта
вычислительная техника и управление
рассматривать как технологическую систему. При этом возможны два типа взаимодействия между элементами данной системы горизонтальная и вертикальная. Для возможности разработки стандарта и создания взаимодействия систем, горизонтальным будем называть взаимодействие внутри технологической системы, а взаимодействие между технологическими системами - вертикальным. Применительно к разработке стандартов вертикальным считается взаимодействие между потребителем и производителем. Наибольший интерес для работ в области стандартизации представляет такой вид взаимодействия, как конъюгация. Для стандартизации таким взаимодействием будет взаимодействие между потребителем и изготовителем при разработке требований стандарта. Показано, что стандарт можно рассматривать как форму взаимодействия систем. Стандарт регламентирует те и только те свойства объекта, которые идентифицируются сторонами взаимодействия. Представленный подход к рассмотрению стандартизации как науки на основе системного анализа позволяет наиболее эффективно сблизить позиции потребителя и производителя с учетом особенностей механизма согласования их требований.
Ключевые слова: стандартизация, системный анализ, технологическая система, потребитель, производитель, взаимодействие
Abstract. Standardization is based on definite principles which reflect the basic regulations of the process of the standard development. One of the basic principles is the principle of systematization. Systematization means the analyzing of the object as a part of the complex system. It is proposed to consider the process of the standard development as a technological system. From this point of view, there may be two types of the interaction between the elements of such system, namely horizontal and vertical. For the ability to develop the standard and achieving the interaction between systems it is considered that horizontal interaction occur inside the technological system, and as vertical interaction occurs between different technological systems. As for the process of standard development, vertical interaction can be considered as interaction between a customer and a manufacturer. Conjugation as a kind of interaction can be estimated as the most interesting kind for the practice of standardization. For standardization, this type of interaction occurs between a customer and a manufacturer during the process of standard development. It is shown that standardization can be considered as a form of system interaction. The standard normaliz only that properties of the object which are identified by sides of interaction. The proposed approach to the standardization as a science based on system analysis makes it possible to match positions of customer and manufacturer most effectively with taking into account the peculiarities of the practice of the harmonization of their demands.
Keywords: standardization, system analysis, technological system, customer, manufacturer, interaction.
Введение.
Принципы стандартизации
Стандартизация базируется на определенных исходных положениях, которые называются принципами, отражающими основные закономерности процесса разработки стандартов. К основным принципам стандартизации относятся [1]: сбалансированность интересов сторон (при этом под сторонами понимаются потребители, разработчики и изготовители продукции); принцип системности; перспективность работ, обеспечиваемая выпуском опережающих стандартов; динамичность и ряд других принципов.
Также можно выделить такие основные методологические принципы стандартизации, как публичность, структурное и параметрическое согласование, которые являются основой и всех известных методов и принципов стандартизации: унификация, баланс интересов, системность и др. Этим самым авторы обобщают научность понятия «стандартизация», формулируя понятие новой научной дисциплины - протипологии как науки о стандартизации [2-4].
Одним из важнейших принципов стандартизации считается принцип сбалансированности интересов сторон, разрабатывающих, изготавливающих, предоставляющих и потребляющих продукцию или услугу [5]. Под этим следует понимать, что в результате согласования стандартов необходимо учитывать как требования потребителя, так и возможности изготовителя. Другими словами, необходим максимальный учет законных интересов заинтересованных сторон. Участники работ по
стандартизации, исходя из возможностей изготовителя продукции и исполнителя услуги, с одной стороны, и требований потребителя - с другой, должны найти консенсус, который понимается как общее согласие, т. е. как отсутствие возражений по существенным вопросам у большинства заинтересованных сторон. Разработчики стремятся учесть мнение всех сторон и сблизить несовпадающие точки зрения, тем самым добиться сбалансированности интересов. Этот принцип реализуется при разработке математического аппарата количественной оценки степени близости позиций сторон при разработке требований стандарта на металлопродукцию [6-8].
Стоит также отметить, что важнейшим принципом стандартизации является принцип системности. Системность [1] - это рассмотрение каждого объекта как части более сложной системы. Например, болт как металлопродукция транспортируется в транспортной таре - ящике, который, в свою очередь, помещается в транспортное средство для перевозки до пункта назначения. В данном примере отражается сущность определения системности как связи отдельных элементов. Также системность предполагает совместимость всех элементов сложной системы.
Виды взаимодействия систем
в стандартизации
Стоит отметить, что при проведении работ по стандартизации каждый элемент системы, в свою очередь, также надо рассматривать как систему, тем самым, учитывая связи между рассматривае-
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Рис. 1. К вопросу взаимодействия в системе «потребитель - производитель» при разработке стандарта [11]
мыми системами. Другими словами, следует выделять и анализировать отдельные виды взаимодействия систем. Проанализируем основные виды взаимодействия систем, предложенные различными авторами.
В работах [9, 10] предлагается различать два вида взаимодействия систем - горизонтальное и вертикальное. Под горизонтальным взаимодействием понимается взаимодействие в технологической системе от сырья до готовой продукции, например металлопроката. Вертикальным взаимодействием считается взаимодействие производителей продукции с потребителями (рис. 1) [11].
Однако для содержательного раскрытия этого тезиса необходимо раскрыть понятие «технологическая система». Технологической системой (ТС) называется совокупность функционально взаимосвязанных средств технологического оснащения, предметов производства и исполнителей для
выполнения в регламентированных условиях производства (регулярность поступления предметов производства, параметры энергоснабжения, окружающей среды) заданных технологических процессов или операций [12].
Близким к данному исследованию является определение ТС в ГОСТ 27.004-85, который определяет ТС как совокупность функционально взаимосвязанных средств технологического оснащения, предметов производства и исполнителей для выполнения в регламентированных условиях производства заданных технологических процессов или операций [13]. В соответствии с данным стандартом различают четыре иерархических уровня технологических систем - операции, процессы, производственные подразделения, предприятия. Авторы работы [14] добавляют еще один уровень -отрасль.
Рис. 2. Схема вертикального и горизонтального взаимодействия в технической системе: Аг - вертикальная адаптация (согласование требований с потребителем); Ак - горизонтальная адаптация (адаптация «заготовка ^ изделие»); Ам - адаптация параметров (параметрическая адаптация); А"' - адаптация структуры (структурная адаптация) [15]
вычислительная техника и управление
Используя подход, приведенный в [9, 10] для возможности разработки стандарта и создания взаимодействия систем, горизонтальным будем называть взаимодействие внутри ТС, а взаимодействие между ТС - вертикальным (рис. 2) [15].
Причем вертикальным будем называть взаимодействие между потребителем и производителем, тем самым уточняя понятие для такого процесса стандартизации, как разработка стандартов.
Элементы образуют систему тогда, когда между ними установлены целесообразные связи, т. е. связи, позволяющие им функционировать совместно для достижения цели. Организация взаимодействия - одна из функций стандартов. Для того чтобы определить форму и содержание стандартов, необходимо исследовать виды и содержание взаимодействия внутри систем и между системами. Для этого обратимся к теории об организационных взаимодействиях [16].
Автор [16] отмечает: «...два и более элемента, включённые в единый процесс, могут при особой организации (организованности) превосходить по эффективности функционирование этих же элементов по отдельности, а могут и уступать отдельной работе, мешая друг другу» [16]. В каждой ТС существует функциональная часть - объект управления (ОУ). Функции ОУ в ТС заключаются в восприятии управляющих воздействий (УВ) и в изменении в соответствии с ними своего состояния. ОУ в ТС не выполняет функций принятия решений, то есть не формирует и не выбирает альтернативы своего поведения, а только реагирует на внешние (управляющие и возмущающие) воздействия, изменяя свои состояния предопределенным его конструкцией образом [17].
В объекте управления всегда могут быть выделены две функциональные части - сенсорная и исполнительная. Сенсорная часть образована совокупностью технических устройств, непосредственной причиной изменения состояний каждого из которых является соответствующие ему и предназначенные для этого управляющие воздействия. Примеры сенсорных устройств: выключатели, переключатели, задвижки, заслонки, датчики и другие подобные им по функциональному назначению устройства управления ТС. Исполнительная часть образована совокупностью материальных объектов, все или отдельные комбинации состояний которых рассматриваются в качестве целевых состояний технической системы. При этом ТС способна самостоятельно выполнять предусмотренные её конструкцией потребительские функции. Непо-
средственной причиной изменения состояний исполнительной части ТС (ОУ в ТС) являются изменения состояний её сенсорной части.
Другими словами, подчиненное взаимодействие порождается тем, какая главная цель поставлена и может ли она достигаться внутри системы, а также в результате взаимодействия систем. Активность может быть разная, т. е. она может либо препятствовать взаимодействию, тем самым ухудшая совместные результаты системы, либо улучшать конечный результат.
Примером первого вида активности может служить известный эффект Рингельмана, а именно явление сокращения продуктивности индивидуумов по мере возрастания группы, в которой те функционируют. Приведенный психологический эксперимент заключался в следующем. Рингельман провёл ряд экспериментов с поднятием тяжестей и перетягиванием каната, в которых фиксировал максимальные достижения отдельных участников, а также команд разной численности, из них состоящих. Эксперименты показали, что достижения, построенные на индивидуальных усилиях участников, превосходят аналогичные, в которых последние функционируют сообща. Согласно Рингель-ману, это объясняется потерей индивидуальной мотивации и необходимостью в координации между участниками группы. Результаты экспериментов были подтверждены дальнейшими исследованиями во второй половине XX века, а также экспериментами, проведенными в настоящее время.
Примером превосходства эффективности двух и более элементов при особой организованности и «правильной» активности может служить обычный автомобиль. Детали, составляющие его по отдельности, не способны прийти в движение и выполнять функции, на которые способен автомобиль в сборе с этими деталями, комплектующими его.
Исходя из вышесказанного, задачу практики и теории стандартизации можно свести к тектоло-гическому вопросу: как создать наиболее целесообразно организованный тип комплексов. В соответствии с этим А. А. Богданов выделяет следующие виды взаимодействия, так называемые основные организационные механизмы: конъюгация, ингрес-сия, связка, дезингрессия, граница, кризисы С и кризисы D [16].
Наибольший интерес для работ в области стандартизации представляет такой вид взаимодействия, как конъюгация. Это может быть и сотрудничество, и всякое иное общение, например разговор, и соединение понятий в идеи, и встреча образов или стремлений, и поле сознания, и обмен предприятий товарами [14]. Для стандартизации таким
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Рис. 3. Системный подход к разработке требований стандартов
взаимодействием будет взаимодействие между потребителем и изготовителем при разработке требований стандарта.
Стандарт как форма взаимодействия систем Как известно, свойства - это результат взаимодействия систем. В широком смысле, стандарт -это форма взаимодействия систем. Следуя [9, 10], следует называть это взаимодействие вертикальным. Стандарт регламентирует те и только те свойства, которые идентифицируются сторонами взаимодействия. Иными словами, номенклатура свойств - это общий язык двух технических систем. Более точно такое взаимодействие можно представить сетевой структурой, разрабатываемой на основе функционально-целевого анализа [ 18-20].
Для определения номенклатуры свойств какой-либо технической системы необходимо определить цель ее функционирования. Эта цель определяется технической системой, находящейся на ступень выше, т. е. надсистемой (рис. 3). Иными словами, цель определяется потребительскими функциями изделия. Следует отметить, что анализируемая система задает, в свою очередь, требования к подсистеме, тем самым определяя структуру стандарта для нее. Вывод
Представленный подход к рассмотрению стандартизации как науки на основе системного анализа позволяет наиболее эффективно сблизить позиции потребителя и производителя с учетом особенностей механизма согласования их требований. Это способствует развитию стандартизации на новом уровне.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Димов Ю.В. Метрология, стандартизация и сертификация. СПб. : Питер, 2013. 476 с.
2. Протипология - новый этап развития стандартизации метизного производства / Г.Ш. Рубин и др. // Сталь. 2013. № 10. С. 84-87.
3. Рубин Г.Ш., Полякова М.А., Каткова В.С. Развитие научных основ стандартизации метизной продукции на современном этапе // Пластическая деформация металлов : матер. междунар. конф. Днепропетровск, 2014. Т. 2. С. 254-257.
4. Полякова М.А., Рубин Г.Ш. Развитие научных основ стандартизации // Вестник Магнитогор. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова. 2014. № 1 (45). С. 97-102.
5. Лифиц И.М. Стандартизация, метрология и сертификация. М. : Юрайт-Издат, 2005. 345 с.
6. Рубин Г Ш., Данилова Ю.В., Полякова М.А. Математическая модель процедуры согласования позиций потребителя и изготовителя // Техника и технологии. 2015. Т. 5, № 8. С. 655-662.
7. Данилова Ю.В., Полякова М.А. Разработка проекта стандарта на металлопродукцию на основе количественной оценки степени близости требований потребителя и производителя. Металлургия: технологии, инновации, качество // Труды XIX Междунар. науч.-практ. конф. Новокузнецк, 2015. Ч. 1. С. 237-242.
8. Полякова М.А., Данилова Ю.В. Алгоритм оценки степени близости позиций потребителя и изготовителя при разработке стандарта // Новые технологии и достижения в металлургии, разработке материалов и конструировании технологических процессов : XVI Междунар. науч. конф. Сер.: монографии. № 48. Ченстохова, 2015. С.431-434.
9. Голубчик Э.М. Адаптивное управление качеством металлопродукции // Вестник МГТУ им Г.И. Носова. 2014. № 1. С. 63-69.
10. Голубчик Э.М. Развитие методологических основ адаптивного управления качеством металлопродукции в многовариантных технологических системах : дис. ... докт. техн. наук. Магнитогорск, 2014.
вычислительная техника и управление
11. Голубчик Э.М. Адаптивное управление качеством металлопродукции // Вестник Магнито-гор. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова. 2014. №1. С. 63-69.
12. Российская энциклопедия по охране труда. В 3 т. М. : Изд-во НЦ ЭНАС, 2007.
13. ГОСТ 27.004-85. Системы технологические. Термины и определения. М. : ИПК Издательство стандартов, 1986. 9 с.
14. Багров Н.М., Трофимов Г.А., Андреев В.А. Основы отраслевых технологий. СПб. : Изд-во СПбГУ-ЭФ, 2010. 256 с.
15.Полякова М.А., Голубчик Э.М., Гулин А.Е. Adaptive Approach to Quality Management in Combined Methods of Materials Processing. Applied Mechanics and Materials 2014. Vol. 656. pp 497-506.
16. Богданов А.А. Тектология (Всеобщая организационная наука). Кн. 1. М. : Экономика, 1989. 304 с.
17.Хубка В. Теория технических систем. М. : Мир, 1987. 202 с.
18. Рубин Г.Ш., Полякова М.А. Использование функционально-целевого анализа для развития научных основ стандартизации // Вестник Маг-нитогор. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова. 2014. № 1. С. 97-102.
19. Рубин ГШ., Данилова Ю.В., Полякова М.А. Функционально-целевой анализ как метод структурирования функций и свойств металлоизделий // Производство проката. 2015. № 5. С. 27-31.
20. Рубин Г.Ш., Данилова Ю.В., Полякова М.А. Функционально-целевой анализ как метод структурирования функций и свойств металлоизделий // Производство проката. 2015. № 6. С.38-43.
УДК 519.142.1:519.725 Кузьмин Олег Викторович,
д. ф.-м. н., профессор, Иркутский государственный университет, тел. 8(3952)42226, e-mail: quzminov@mail.ru Гайнулин Николай Амирович, аспирант, Иркутский государственный университет, кафедра теории вероятностей и дискретной математики, тел. 8(904)1292736, e-mail: nikolaj-gajnulin@yandex.ru
МЕТОДЫ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ БУЛЕВЫХ ФУНКЦИЙ С МАКСИМАЛЬНЫМ ЗНАЧЕНИЕМ НЕЛИНЕЙНОСТИ
O. V. Kuzmin, N. A. Gaynulin
METHODS OF COMPUTER SIMULATION OF BOOLEAN FUNCTIONS WITH MAXIMUM VALUE OF NONLINEARITY
Аннотация. В данной работе рассматриваются методы компьютерного моделирования максимально нелинейных булевых функций четного числа аргументов (бент-функций). Все бент-функции фиксированного числа аргументов обладают одинаковым весом Хэмминга. В задаче перечисления функций с максимальным значением нелинейности данное свойство позволяет ограничить множество функций, для которых требуется проводить ресурсоемкие вычисления. Получена верхняя оценка количества бент-функций от фиксированного числа аргументов. Рассматривается алгоритм вычисления нелинейности булевых функций, который опирается на свойство матриц Сильвестра - Адамара, позволяющий существенно сократить количество процессорного времени, требующегося для вычисления нелинейности заданной булевой функции. Рассматривается вопрос максимально компактного размещения (0, 1)-матриц в памяти компьютера. Приведен исходный код программы на языке C++, реализующий эффективное с точки зрения компьютерной памяти построение (0, 1)-матриц.
Работа выполнена при поддержке Иркутского государственного университета, индивидуальный исследовательский грант № 091-16-211.
Ключевые слова: компьютерное моделирование, булевы функции, комбинаторный анализ, нелинейность, бент-функции.
Abstract. This paper discusses the methods of computer simulation of the Boolean functions of an even number of arguments with maximum value of nonlinearity (bent functions). All bent functions of a fixed number of arguments have the same Hamming weight. In the problem of the functionbi with maximum value of nonlinearity enumeration, this property allows to restrict the set offunctions for which performance computing is required to carry out. The work contains an upper estimate of the number of bentfunctions with a fixed number of arguments and an algorithm for calculating the nonlinearity of Boolean functions, which is based on the properties of the Sylvester-Hadamard matrix. This algorithm can significantly reduce the amount of CPU time required to calculate non-linearity of a given Boolean function. Authors consider the question of (0, 1)-matrices most compact accommodation in memory. The paper contains the source code of C++ program, which implements effective (0, 1)-matrices memory construction from the point of view computer.
Keywords: computer simulation, Boolean functions, combinatorial analysis, nonlinearity, bent-function.
