Вопрос 66).Системный анализ и его основные этапы применительно к ракетно-космическим комплексам.

Рассмотрим основные элементы, характерные для системного анализа РКК.

1. Цели. Целевой подход занимает в системном анализе центральное место. В задачах создания РКК системный анализ начинается с выявления цели, которая должна быть достигнута создаваемым комплексом. Эта цель, как правило, формулируется из анализа назначения и требуемых свойств системы более высокого порядка, т.е. космического комплекса. В результате этого анализа определяются массогабаритные характеристики и оснастка полезной нагрузки, требуемая производительность РКК, что позволяет сформулировать глобальную цель – достижение комплексом заданной производительности при запусках полезной нагрузки в расчетные области космического пространства. Далее путем деления глобальной цели получают подчиненные ей главные цели элементов последующих уровней иерархии. В сложных задачах системного анализа, решение которых зависит от многих взаимосвязанных элементов, целесообразным является дальнейшее развертывание главных целей в многоуровневую систему (дерево) целей и задач, вплоть до назначения соответствующих элементов в соответствии с иерархией комплекса (см. рис.1).

2. Ограничения (ресурсы). Задачи системного анализа решаются в условиях различного рода ограничений, накладываемых обстановкой, в которой должно быть реализовано принимаемое решение. Важнейшими видами ограничений при создании и эксплуатации РКК являются ресурсные ограничения (стоимость, затраты энергии), временные (оперативность подготовки, запуска и выполнения основных операций, технический ресурс, время восстановления), а также ограничения по условиям эксплуатации (климатические, технологические, экологические, наличие или отсутствие целенаправленного воздействия других систем и т.п.)

3. Альтернативы или варианты принятия решения. В процессе системного анализа с учетом введенных ограничений должны быть выявлены допустимые альтернативы и выделены лучшие из них с определенной точки зрения. Особую важность имеет вопрос обоснования множества сформированных вариантов. Их генерация может потребовать сложных процедур функционального и структурного синтеза и анализа на различных уровнях иерархии.

4. Критерии – правила, по которым осуществляется сравнение и выбор вариантов. В качестве критерия выбора часто выдвигаются условия принадлежности варианта к множеству, обладающему определенными свойствами, или достижения при этом варианте экстремума по выбранному показателю предпочтения.

Например, показателем пригодности какого-либо варианта структуры или функционального облика РКК (его части) является возможность достижения объектом заданной цели в рамках сформулированных ограничений. Показателями предпочтения могут служить максимальная надежность, минимальные затраты ресурсов и т.п. При исследовании операций критерий сравнения или набор критериев считается заданным. В системном анализе (в том числе и анализе РКК) определение состава критериев, предпочтений, показателей и определение правила их согласования (нахождения компромисса между ними) являются одними из основных исходных задач исследования.

5. Модели. Исследование альтернатив и соответствующих им показателей производится на моделях. Как правило, возникает необходимость привлечения не одной модели, а их комплекса, и проведения с использованием этих моделей многокритериального анализа и синтеза, что также является отличием системного анализа от традиционного подхода к исследованию операций. Типичными задачами анализа являются исследования характеристик вариантов системы, а типичные задачи синтеза состоят в генерации конкурентоспособных вариантов и выборе предпочтительного варианта из множества допустимых.

6. Рекомендации являются заключительной фазой системного анализа, содержащей выводы из проведенных исследований и указания по реализации его результатов.

Системный анализ осуществляется в несколько этапов (рис.4). Исходным этапом является постановка задачи и анализ целей. Этапу постановки задачи может предшествовать этап ретроспективного анализа, в рамках которого анализируется прошлое, в частности – проблемы, имеющие сходные черты с решаемыми задачами.

Примером подобного ретроспективного анализа, воплощенного в настоящее время в производственной практике, может служить анализ последствий отказовых и аварийных ситуаций в РКК. Этот анализ позволил сделать важный вывод: одной из основных причин гибели личного состава эксплуатирующих подразделений является их присутствие на СК во время проведения операций подготовки РКН к пуску. Специалистами КБТМ была сформирована концепция "безлюдных" стартов, реализованная частично в комплексе "Циклон", а в полной мере – в комплексах "Зенит" и "Морской старт". В результате даже при полном выведении из строя пусковой установки комплекса "Зенит" удалось избежать человеческих жертв.

Рис.4. Этапы системного анализа

Нетрудно убедиться, что основные технологические процессы по подготовке РКН к пуску не имеют принципиальных различий – различны состав и принципы функционирования агрегатов и систем технологического оборудования. На этой основе сформулирована концепция создания унифицированных стартовых комплексов. Список подобных примеров может быть продолжен.

В результате выполнения первого этапа формируется модель целей и задач для РКК и его элементов различных уровней.

Второй этап состоит в анализе ограничений, зависящих от условий, в которых создается и эксплуатируется РКК. В результате формируется комплекс ограничений, выполнение которых позволяет отнести вариант РКК к конкурентоспособным.

Весьма важным этапом системного анализа РКК является формирование критериев выбора или предпочтения, исходя из требований к РКК и его частям в виде согласованной по уровням иерархии системы критериев.

Наиболее важным конструктивным этапом системного исследования является формирование вариантов (альтернатив) на основе ретроспективного, морфологического и экспертного анализа, а также использования теоретических методов синтеза. Полученное множество вариантов подвергается далее многомодельным исследованиям, в результате которых из всех вариантов выбирается предпочтительный. Разрабатываются требования для проведения следующих этапов проектирования.

В общем случае системный анализ проводится итерационно, путем повторения процедур анализа с последующим уточнением и согласованием необходимых факторов, которые могут быть выявлены только в ходе анализа.