CC BY
1Раднаев Д.Н. канд. техн. наук, доцент кафедры «МСХП» ФГОУ ВПО БГСХА
Научное направление: Системный подход при изучении сельскохозяйственных процессов
УДК 631.17:631.3
СИСТЕМНЫЙ ХАРАКТЕР СЛОЖНЫХ ДИСКРЕТНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ОБЪЕКТОВ
В статье излагаются вопросы применения системного подхода к построению эффективных моделей сложных процессов и объектов сельскохозяйственного назначения. Представлены схема и граф связей технологического процесса с окружающей средой, а также почвообрабатывающий посевной агрегат в виде системного процесса. Установлено, что системный подход обусловливает характер связей и отношений между подсистемами.
Ключевые слова: система, объект, процесс, модель, вход, выход.
Radnaev D.N. k.t.n., assistant professor of the pulpit "MSHP" FGOU VPO BGSHA Scientific direction: System approach at study of the agricultural processes
SYSTEM CHARACTER OF DIFFICULT DISCRETE TECHNOLOGICAL PROCESSES AND OBJECTS
In article questions of application of the system approach for construction of effective models of difficult processes and objects of an agricultural purpose are stated. The scheme and bond graph of technological process with environment, and also the soil-cultivating sowing unit in the form of system process are presented. It is established, that the system approach causes character of communications and relations between subsystems.
Key words: system, object, process, model, an input, an exit.
Сложные объекты, дискретные технологические процессы являются искусственными системами, созданными человеком. Они характеризуются большим числом подсистем, сложными пространственно-временными связями, зависимостью общих свойств объекта не только от свойств составляющих его подсистем, но и от характера связей между ними.
Традиционные методы изучения сложных объектов и процессов не позволяют строить адекватные действительности модели, отражающие связи объектов с окружающей средой, их функцию и многоуровневую структуру с последующей алгоритмизацией.
В связи с этим все большее значение приобретает системный подход к объектам производства и технологическим процессам. Для системного подхода характерен собственный методологический аппарат, специфической чертой которого является стремление основывать его на принципе изоморфизма законов в различных областях знаний. Один из основоположников общей теории систем Л. Барталанфи считал, что выявление и анализ законов и соотношений, общих для различных объектов и процессов - главная ее задача. Отсюда исходит тезис о междисциплинарном характере системного подхода и переносе законов и понятий из одной области знаний в другую [1,2,3].
В связи с этим к категории системных относятся не все процессы и объекты, а только те, которые состоят из отдельных частей и элементов и обладают целостным характером функционирования. Например, производственный процесс, состоящий из отдельных технологических операций представляет сложную систему. Она характеризуется новыми свойствами и функциями, которых нет у отдельных операций.
Такая система определена зависимостью от следующих характеристик:
ф(н, f s, z, u) = 0,
где н - связи системы с окружающей средой; /- набор функций, выполняемых системой; ^ -структура системы; г - совокупность функциональных и структурных свойств; и -история функционирования и развития системы.
Приведенные характеристики относятся к числу системных и определяют наиболее существенные черты строения и функционирования сложных объектов и процессов. То есть, со стороны целостности характеризуются как относительно обособленная часть производственного процесса, связанная с другими его частями; со стороны функции - как процесс качественного и количественного преобразования объектов производства из состояния необработанного в состояние готового поля для посева; со стороны структуры - как совокупность взаимосвязанных операций, переходов. История включает в себя накопленный и обобщенный опыт существующих технологических процессов, изменения и усовершенствования структуры алгоритмов.
Функциональная целостность технологического процесса и сложного объекта предусматривает наличие связей между общей системой и окружающей средой. Так для технологического процесса характерны материальные, энергетические и информационные связи с системами и посева в системе оперативного управления производственным процессом, представляющим собой объект управления (рис.1). На его входы поступают сведения о почвенно-климатических условиях и управляющая информация. Одна часть этой информации включает плановые задания, определяющие календарные сроки проведения операций, а вторая - агротехнические требования на проведение технологических операций. К выходам системы относятся засеянное поле и информация о фактическом времени посева и агротехнических отношениях. Эта информация поступает в систему оперативного управления производством и службу технологической подготовки производства. Таким образом, окружающей средой для технологических процессов обработки почвы и посева будут почвенно-климатические условия, технология уборки, службы технологической подготовки и оперативного управления производством.
Математической моделью, окружающей множественный характер связей с каждой из окружающей среды, служит мультиграф И^, и), где Qpi - системы и подсистемы, а и- связи и отношения между Qp и Qi. На рисунке 1 показана модель связей технологического процесса с различными службами и подразделениями предприятий.
Система задается системными объектами, их свойствами и связями. Системный объект характеризуется входом, процессом, выходом, обратной связью и ограничением.
Входной системой называется то, что изменяется при протекании данного процесса. Во многих случаях компонентами входа являются «рабочий вход» (то, что «обрабатывается») и процессор (то, что «обрабатывает»). Выходом называется результат или конечное состояние процесса. Процесс преобразует вход в выход. Способность преобразовать данный вход в данный выход является свойством данного процесса. Связь определяет последовательность процессов, т.е. определяет, например, что выход некоторого процесса является входом определенного процесса. Всякий вход системы можно рассматривать как выход системы. Выделить систему - значит указать все процессы, дающие данный выход [4,5].
а) ТПП
Рис. - Схема (а) и граф (б) связей технологического процесса с окружающей средой: АТТ - агротехнические требования; ПЗ - план-задание; ОАТТ - отклонения от АТТ; ОПЗ отклонения от ПЗ; РВ - регулирующие воздействия
Рис. 2. Представление почвообрабатывающего посевного агрегата в виде системного процесса
Искусственные системы состоят из элементов, сделанных человеком. Во всякой искусственной системе существуют основной процесс, обратная связь и ограничение. Основной процесс преобразует вход в выход. Обратная связь выполняет ряд операций: сравнивает выборку выхода с его моделью, выделяет различие, оценивает содержание и смысл различия, вырабатывает решение, сопряженное с различием, формулирует процесс ввода решения (вмешательство в процесс системы) и воздействует на процесс с целью сближения выхода и его модели.
Всякая система является подсистемой некоторой более общей системы. Постулируется, что любая система может быть описана с использованием системных объектов, свойств и связей их. Граница системы определяется совокупностью входов от окружающей среды. Окружающая среда - это совокупность естественных и искусственных систем, для которых данная система не является функциональной подсистемой.
Решение находят путем итеративных операций последовательного приближения и устанавливают соответствие решения условиям, целям и подходам к решению проблем. Таким образом, решение проблемы может рассматриваться как цель, а системные идеи - как принуждающие связи.
Операция проверки соответствия модели выходу является одной из важных и содержится во всех подсистемах обратной связи. Проверка соответствия существует для каждого входа и для каждой модели выхода. Наличие или отсутствие соответствия между выходом и моделью выхода устанавливают с помощью определения различия между выходом выхода оценки логичности и значения наблюдаемого различия и составления решения на основе различия (сочленения различия с решением). Модель выхода представляет ожидаемый исход. Она может принимать количественную или качественную форму. Количественная форма модели
выхода может выражать ожидаемый исход в виде предлагаемой величины (прибыли, потери, приведенных затрат, удельных технических показателей и т.д.), что видно из рисунка 2. Такую величину называют показателем оценки уровня. Качественная форма может выражать исход в виде ресурсосбережения (уменьшение уплотнения почвы, испарение почвенной влаги, вероятность возникновения ветровой эрозии).
Таким образом, системный подход, в отличие от традиционных методов изучения, исходит из того, что специфика сложных объектов не исчерпывается свойствами составляющих их элементов, а обусловлена характером связей и отношений между элементами.
Библиография
1. Цветков В.Д. Системно-структурное моделирование и автоматизация проектирования технологических процессов. - Минск: Наука и техника, 1979. - 264 с.
2. Кафаров В.В. Принципы создания безотходных химических производств. - М.: Химия, 1982. - 288 с.
3. Блауберг И.В., Юдин Э.Г. Становление и сущность системного подхода. - М.: Наука, 1973.269 с.
4. Малиновский Е.Ю. Математическое моделирование в исследовании строительных машин. -М.: ВНИИСтройдормаш, 1985. - 95 с.
5. Тихомиров В.Б. Математические методы планирования эксперимента при изучении нетканых материалов. - М.: Легкая индустрия, 1968. - 156 с.
Bibliography
1. Flower V.D. System-structured modeling and automation проектиро-вания technological proces-sov. - Minsk: Science and technology, 1979. - 264 р.
2. Kafarov V.V. Principy creation безотходных chemical proizvodstv. - M.: Himi, 1982. - 288 р.
3. BlaubergI.V., Yudin E.G. Formation and essence system podhoda. - M.: Science, 1973. - 269 р.
4. Malinovskiy E.Yu. Mathematical modeling in study building mashin. - M.: VNIISTROYDOR-MASH, 1985. - 95 р.
5. Tihomirov V.B. Mathematical methods of the planning the experiment under learnthread material. -M.: Light industry, 1968. - 156 р.
