Прикладные задачи системотехники проектирования радио-телекоммуникационных комплексов

А.П. Самойленко, А.И. Панычев, С.А. Панычев

ПРИКЛАДНЫЕ ЗАДАЧИ 

СИСТЕМОТЕХНИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

РАДИОТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ

КОМПЛЕКСОВ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Инженерно-технологическая академия

А.П. Самойленко, А.И. Панычев, С.А. Панычев 

ПРИКЛАДНЫЕ ЗАДАЧИ 

СИСТЕМОТЕХНИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

РАДИОТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ

КОМПЛЕКСОВ

Учебное пособие

Таганрог

Издательство Южного федерального университета

2016

УДК 621.396.67:621.3.004.052(075)
ББК 32.88(Я73)

С173

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Южного федерального университета

Рецензенты:

кафедра прикладной математики и информационных 

технологий Таганрогского института управления и экономики,

заведующий кафедрой доктор технических наук, 

профессор Карелин В.П.;

доктор технических наук, профессор кафедры синергетики и 

процессов управления ЮФУ Колесников А.А.

Самойленко, А. П.

С173
Прикладные задачи системотехники проектирования радио
телекоммуникационных 
комплексов
: 
учебное 
пособие

/ Самойленко А. П., Панычев А. И., Панычев С. А. ; Южный 
федеральный университет. – Таганрог : Издательство Южного 
федерального университета, 2016. – 280 с.

ISBN 978-5-9275-2056-5

Учебное пособие позволяет усвоить основные положения систем
ного метода при анализе и синтезе сложных систем радиоэлектронного 
и телекоммуникационного направлений.

Пособие также призвано способствовать интеллектуальному фор
мированию мышления системного инженера как аналитика, математика, специалиста-схемотехника, программиста, конструктора, экономиста и управленца.

Предназначено для обучающихся по образовательным программам 

бакалавриата, специалитета, магистратуры и аспирантуры технической 
области знаний. 

ISBN 978-5-9275-2056-5
УДК 621.396.67:621.3.004.052(075)

ББК 32.88(Я73)

© Южный федеральный университет, 2016
© Самойленко А.П., Панычев А.И., 

Панычев С.А., 2016

Я считаю, что познать части без знания 
целого также невозможно, как познать 
целое без знания его частей.

Блез Паскаль

… даже зная свойства частей и законы их 
взаимодействия, очень непросто вывести 
свойств целого.

Герберт А. Саймон

Нужно перестать поступать так, словно
природа делится на дисциплины, как в 
университетах.

Рассел Л. Акофф

ПРЕДИСЛОВИЕ

Уважаемый учащийся народ!

Системная инженерия, включая системотехнику про
граммных систем, представляет сегодня быстро развивающуюся 
интегральную прикладную научную дисциплину.

Впечатляющие преобразования, происходящие в сфере 

создания сложных инженерных объектов, обусловленные революцией в информатизации, глобализации и интеграции систем в 
энергетических, транспортных, оборонных, коммуникационных 
областях, а также создание мегасистем в нашей стране привели 
к пониманию необходимости проведения активных работ по 
подготовке кадров в области системотехники.

Учебно-методические материалы по системной инжене
рии на русском языке практически отсутствуют. Последний отечественный учебник по этой тематике был издан в СССР в 
1985 г. Таким образом, написание и здание данного учебного 
пособия в Южном федеральном университете является востребованным и актуальным. 

Целью пособия является попытка заложить основы овла
дения студентами подходами системного инженера. Системный 
инженер должен быть способен и мыслить, и действовать на 
междисциплинарном языке систем. Обязан быть новатором, 
изобретателем, организатором, управленцем, финанситом, эрудированным работником. Если кратко, то – ученым, математиком и инженером. 

Студенты, желающие изучить системную инженерию по
сле освоения традиционных инженерных дисциплин, зачастую 
будут воспринимать эту дисциплину как слишком абстрактную 
и неконкретную. В этом камень преткновения – из-за отсутствия 
междисциплинарного восприятия и понимания процесса создания сложной системы, и ее взаимодействия с окружающей средой, отсутствуют знания в области энциклопедий различных 
систем.

Таким образом, системотехника отличается от радиотех
ники, электротехники, электроники, схемотехники, вычисли

тельной техники, механики и других инженерных дисциплин 
следующими признаками.

1. В центре внимания системной инженерии находится 

система в целом. Систметотехник смотрит на систему как снаружи – оценивает ее взаимодействие с другими системами и 
окружением, так и изнутри – выявляет нужды заказчика, определяет условия эксплуатации, сопряжения с другими системами, 
устанавливает логистические требования, требования к квалификации обслуживающего персонала и прочие факторы, которые должны быть надлежащим образом отражены в документах, 
содержащих требования к системе, и учтены при ее проетировании.

2. Хотя основная задача системного инженера – в руко
водстве, это не означает, что он не должен принимать деятельного участия в проектировании системы. Напротив, системные 
инженеры – разработчики концепции системы на начальной 
стадии проекта. Важные проектные решения на этой стадии основываются на качественных интегральных оценках, учитывающих необходимость достижения баланса и компромисса между множеством разнородных показателей, а также опыт, талант, 
знания, приобретенные в разнообразных дисциплинах.

3. Системртехника «наводит мосты» между традицион
ными инженерными дисциплинами, так как элементы системы 
нельзя разрабатывать независимо, а затем просто соединить, 
надеясь получить работоспособную систему. На самом деле системный инженер должен направлять, координировать проектирование отдельных элементов, следя за тем, чтобы взаимодействие и сопряжение между элементами обеспечивали совместимость и взаимную поддержку устройств в составе системы. Такая координация особенно важна, когда отдельные компоненты 
системы проектируются и поставляются различными организациями.

Авторы желают доброго пути в становлении вас как си
стемного инженера.

ВВЕДЕНИЕ

Системотехника – наука сравнительно молодая, поэтому 

она еще не имеет общепринятых и четко очерченных границ. 
Системотехника рассматривается как быстроразвивающаяся 
междисциплинарная наука, которая призвана увязать в единый 
комплекс разрозненные методы исследования систем различных 
областей на различных уровнях их изучения.

Отечественные компании, работающие в атомной, аэро
космической, энергетической, оборонной и других высокотехнологичных отраслях, испытывают возрастающий дефицит инженерных кадров. Это специалисты, способные сочетать традиционную инженерную деятельность с эффективной управленческой практикой и на этой основе создавать конкурентоспособную продукцию. Одна из причин снижения качества продукции 
отечественной промышленности заключается в недооценке роли 
системной инженерии (программная инженерия, управление 
конфигурацией, инженерия требований, управление рисками, 
проектирование архитектур), являющейся фундаментом создания конкурентоспособных систем.

В отличие от таких традиционных дисциплин, как физика, 

математика, химия и других, теория систем и системный анализ
не имеет канонической структуры, причем каждый из авторов 
теории систем вкладывает в этот курс свое понимание того, что 
в нем должно содержаться. При этом диапазон областей знаний, 
претендующих занять центральное место в этом курсе, очень 
велик. В одних книгах системный анализ рассматриваются как 
раздел философии, в других – как инструмент для решения проблем некоторой предметной области (экологии, социологии, политики и др.) [1–7]. 

Теория систем предпринимает попытку описать с единых 

позиций системы различной природы: технической, биологической, социально-политической, экономической. К сожалению, 
пока не удается создать единую теорию систем, но можно говорить о некотором наборе понятий, принципов, закономерностей, 
которые присущи практически любым системам.

То же относится и к системному анализу (СА): имеется 

ряд достаточно универсальных методов исследования, описания, проектирования и управления. При этом можно впасть в 
другую крайность и рассматривать некие абстрактные теории, 
которые, безусловно, имеют право на жизнь, однако специалистам-практикам важны прикладные аспекты системного анализа
[2, 3].

В связи с этим, построение учебного курса представляет 

собой сложную задачу. Дело в том, что, с одной стороны, дисциплину надо давать на младших курсах, до изучения систем 
предметной области, что позволит рассматривать последнюю 
только с системных позиций. С другой стороны, изучение теории систем и системного анализа на младших курсах не позволяет приводить примеры из соответствующих предметных областей, дисциплины по которым читаются на старших курсах.

Рост масштабов и усложнение способов организации дея
тельности по созданию инженерных объектов, возрастание 
сложности научных, технических и управленческих проблем 
привели к появлению в середине ХХ в. новой прикладной системной методологии (теории систем), системологии, системотехники – системной инженерии (Systems Engineering) [8].

В современных разработках зарубежных специалистов си
стемотехника – это комплексный междисциплинарный подход и 
методика создания сложных систем. Она признается фундаментом, на основе которого осуществляется решение системной задачи в рамках различных дисциплин (технологических, технических, конструктивных, энергетических).

Система определяется как совокупность взаимосвязанных 

компонентов, которые работают совместно для достижения общей цели. То есть система:

- состоит из нескольких разнородных и разнотипных элемен
тов, которые связаны между собой сложным образом (структурно, функционально, информационно, энергетически, конструктивно);

- требует применения системной инженерии для руководства 

разработкой (эксплуатацией). 

Системология (системотехника) отличается от традици
онных дисциплин тем, что: 

- предметом ее рассмотрения является система в целом 

(например, завод);

- интересует потребности заказчика и условия эксплуатации;
- направляет разработку концепции системы;
- «наводит мосты» между традиционными инженерными 

дисциплинами и преодолевает непонимание между отдельными 
специалистами.

В настоящее время системотехника признана как профес
сия. Дело в том, что выпускники технических вузов имеют узкую специализацию. Лишь немногие интересуются задачами на 
стыке дисциплин, а именно такие специалисты и становятся системными инженерами. Профессия системного инженера трудна, но эти трудности окупаются. Типичный системный инженер 
берется за абстрактные, допускающие неоднозначное решение 
задачи, и наградой ему служит ключевая роль в проекте [6, 7]. 

Успешный системный инженер обладает следующими ка
чествами: 

- умеет решать системные задачи; 
- имеет хорошую техническую подготовку и широкий круго
зор; 

- обладает аналитическим системным складом ума;
- проявляет творческие способности; 
- прекрасно владеет навыками общения;
- прирожденный лидер.

В общем и целом, системная инженерия, обладающая вы
соким потенциалом и требующая мультидисциплинарных знаний, позволяет агрегировать разнообразные системные элементы.

Системный инженер должен уметь выполнять прибли
женные расчеты применительно к сложным случаям, чтобы 
проверить результат на истинность.

И, наконец, он должен обладать скептическим, и вместе с 

тем позитивным складом ума – необходимым условием оправданного риска – для поддержки уверенности в успехе у заказчика и у членов проектной группы.