2. Системно-интегративные тенденции и междисциплинарный теоретический синтез

Другими словами, наряду с прогрессирующей дифференциацией инженерной деятельности по различным ее отраслям и видам, нарастает процесс ее интеграции.

При разработке сложных систем возникают проблемы, относящиеся не только к свойствам их составных частей (элементов, подсистем), но также и к закономерностям функционирования объекта в целом (общесистемные проблемы); появляется широкий круг специфических задач, таких как определение общей структуры системы, организация взаимодействия между подсистемами и элементами, учет влияния внешней среды, выбор оптимальных режимов функционирования, оптимальное управление системой и т. д. По мере усложнения систем все более значительное место отводится общесистемным вопросам, они и составляют основное содержание системотехники. Научной, главным образом математической базой системотехники служит сравнительно новая научная дисциплина — теория сложных систем.

Для сложных систем характерна своеобразная организация проек-тирования — в две стадии: макропроектирование (внешнее проекти-рование), в процессе которого решаются функционально-структурные вопросы системы в целом, и микропроектирование (внутреннее проектирование), связанное с разработкой элементов системы как физических единиц оборудования.

Макропроектирование начинается с формулировки проблемы, которая включает в себя по крайней мере три основных раздела:

определение целей создания системы и круга решаемых ею задач;

оценка действующих на систему факторов и определение их характеристик;

выбор показателей эффективности системы.

Цели и задачи системы определяют, исходя из потребностей их практического использования, с учетом тенденций и особенностей технического прогресса, а также хозяйственной целесообразности. Существенное значение при этом имеет опыт применения имеющихся аналогичных систем, а также четкое понимание роли проектируемой системы в национальном масштабе.

Для оценки внешних и внутренних факторов, действующих на систему, помимо опыта эксплуатации аналогичных систем, используют статистические данные, полученные в результате специальных экспериментальных исследований. В качестве показателей эффективности выбирают числовые характеристики, оценивающие степень соответствия системы задачам, поставленным перед ней, например: для системы слепой посадки самолетов показателем эффективности может служить вероятность успешной посадки, для междугородной телефонной связи — среднее время ожидания соединения с абонентом, для производственного процесса — среднее число изделий, выпускаемых за смену, и т. д. Материалы по изучению целей и задач и результаты проведенных экспериментов используют для обоснования технического задания на разработку системы.

В соответствии с техническим заданием намечают один или несколько вариантов системы, которые, по мнению проектировщиков, заслуживают дальнейшего рассмотрения и подробного исследования.

Анализ вариантов системы (системный анализ) проводится по результатам математического моделирования. На практике обычно отдается предпочтение имитационному компьютерному моделированию системы.

Проектировщики сложных систем — специалисты широкого профиля, инженеры-системотехники, обладающие достаточными знаниями в конкретной области техники (например, в машиностроении, электронике, пищевой промышленности, авиации), имеющие повышенную математическую подготовку, а также знающие основы вычислительной техники, автоматизации управления, исследования операций и особенности их практического применения. Помимо них в группу внешнего проектирования сложных систем обычно включают специалистов по системному анализу и математическому моделированию, а также инженеров, способных организовать взаимодействие между элементами системы.

При разработке сложного технического устройства системотехника использует все рассмотренные типы схем (функциональная, поточная и структурная) [11, т. 23, с. 477-478].

Рис. 24. Схема-проект атомной электростанции. Расположение основных объектов станции: 1 — главный корпус; 2 — служебный корпус;

3 — химводоочистка; 4 — газгольдерная; 5 — спецводоочистка

Рис. 25. Принципиальная схема АЭС: 1 — ядерный реактор; 2 — циркуляционный насос; 3 — теплообменник; 4 — турбина; 5 — генератор электрического тока

Рис.

13 — генератор электрического тока

Многие из них включают подсистемы различной физической природы, обладающие различными характеристиками функционирования (см. рис. 24—26).

Поэтому и на этапе разработки проекта, конструирования и технического воплощения привлекаются специалисты из различных областей знания.

Так, в проектировании и строительстве атомной электростанции участвуют не только представители практически всех инженерных профессий, но и экологи, биологи, юристы, социологи и даже политики.

Еще в начале XX столетия русский инженер-механик и философ техники П. К. Энгельмейер писал: «Прошло то время, когда вся деятельность инженера протекала внутри мастерских и требовала от него одних только чистых технических познаний. Начать с того, что уже сами предприятия, расширяясь, требуют от руководителя и организатора, чтобы он был не только техником, но и юристом, и экономистом, и социологом» [124, с. 16].