Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?


Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника






Общее понятие системы





Общепринятого понятия «система» и связанного с ним определения системного подхода в настоящее время нет. Исторически понятие «система» менялось как по форме, так и по содержанию. Наиболее общее определение раскрывает систему как совокупность элементов и связей между ними, обладающую определенной целостностью.

Эмерджентность (целостность) – это такое свойство системы, которое принципиально не сводится к сумме свойств элементов, составляющих систему, и не выводится из них:

К основным можно отнести следующие термины: система, подсистема, элемент, среда, свойство, характеристика, показатель, связь, цель, качество, эффективность, состояние, структура, проблема и др.

Однако следует отметить, что обыденная трактовка данных понятий не всегда совпадает с их значением как специальных терминов системного описания и анализа объектов.

Элемент – некоторый объект (материальный, энергетический, информационный), обладающий рядом важных свойств и реализующий в системе определенный закон функционирования (Fs), внутренняя структура которого не рассматривается.

Иными словами, элемент – это неделимая наименьшая функциональная часть исследуемой системы, представляемая как «черный ящик» (рис. 2.3).

 

Под средой понимается множество объектов S ¢ вне данного элемента (системы), которые оказывают влияние на элемент (систему) и сами находятся под воздействием элемента (системы), т. е. SÇ S ¢=Æ.

Правильное разграничение исследуемого реального объекта и среды является необходимым этапом системного анализа. Часто в системном анализе выделяют понятие «суперсистема» – часть внешней среды, для которой исследуемая система является элементом.

Подсистема – часть системы, выделенная по определенному признаку, обладающая некоторой самостоятельностью и допускающая разложение на элементы в рамках данного рассмотрения.

Система может быть разделена на элементы не сразу, а последовательным расчленением на подсистемы – совокупности элементов. Такое расчленение, как правило, производится на основе определения независимой функции, выполняемой данной совокупностью элементов совместно для достижения некой частной цели, обеспечивающей достижение общей цели системы. Подсистема отличается от простой группы элементов, для которой не выполняется условие целостности.

Последовательное разбиение системы в глубину приводит к иерархии подсистем, нижним уровнем которых является элемент. Типичным примером такого разбиения является структура компьютерной программы. Так, например, тело основной программы включает модули – подсистемы первого уровня, модули включают функции и процедуры – подсистемы второго уровня, функции и процедуры включают операнды и операторы – элементы системы.

Характеристика – то, что отражает некоторое свойство элемента системы.

Количественная характеристика называется параметром.

Часто в литературе понятия «параметр» и «характеристика» отождествляются на том основании, что все можно измерить. Но в общем случае полезно разделять параметры и качественные характеристики, так как не всегда возможно или целесообразно разрабатывать процедуру количественной оценки какого-либо свойства.

Характеристики элемента являются зависимыми переменными и отражают свойства элемента. Под свойством понимают сторону объекта, обусловливающую его отличие от других объектов или сходство с ними и проявляющуюся при взаимодействии с другими объектами.

Цель – ситуация или область ситуаций, которая должна быть достигнута при функционировании системы за определенный промежуток времени.

Анализ определений цели и связанных с ней понятий показывает, что в зависимости от стадии познания объекта, этапа системного анализа, в понятие «цель» вкладывают различные оттенки – от идеальных устремлений (цель – «выражение активности сознания»: «человек и социальные системы вправе формулировать цели, достижение которых, как им заведомо известно, невозможно, но к которым непрерывно можно приближаться») до конкретных целей – конечных результатов, достижимых в пределах некоторого интервала времени, формулируемых иногда даже в терминах конечного продукта деятельности [2].

 

 

Рис. 2.4. Геометрическая интерпретация понятия цели

 

Иногда в определениях цель как бы трансформируется, принимая различные оттенки в пределах условной «шкалы» – от идеальных устремлений к материальному воплощению, конечному результату деятельности.

Если провести анализ термина «цель», то он заимствован из немецкого и имеет значение, близкое к понятию «мишень» и «финиш». В английском есть несколько терминов, например: purpose (цель-намерение, целеустремленность, воля); object и objective (цель-направление действия, направление движения); aim (цель-стремление, прицел, указание); goal (цель-место назначения, задача); target (цель-мишень для стрельбы, задание, план); end (цель-финиш, конец, предел).

Цель может задаваться требованиями к показателям результативности, ресурсоемкости, оперативности функционирования системы либо к траектории достижения заданного результата, ее поведения (как ограничения на ее вид, направление движения и т. п.). Как правило, цель для системы определяется старшей системой, а именно той, в которой рассматриваемая система является элементом.

Показатель – характеристика, отражающая качество j -й системы или целевую направленность процесса (операции), реализуемого у -й системой:

Y j = W j (n, x, u).

Показатели делятся на частные показатели качества (или эффективности) системы yij, которые отражают i -е существенное свойство y -й системы, и обобщенный показатель качества (или эффективности) системы Y j – вектор, содержащий совокупность свойств системы в целом. Различие между показателями качества и эффективности состоит в том, что показатель эффективности характеризует процесс (алгоритм) и эффект от функционирования системы, а показатели качества – пригодность системы для использования ее по назначению.

Таким образом, под качеством понимают совокупность существенных свойств объекта, обусловливающих его пригодность для использования по назначению.

Качество характеризуется совокупностью атрибутивных свойств объекта, существенных для его использования по назначению. Оно обуславливается строением объекта (составом и свойствами элементов, структурой и организацией объекта).

Эффективность (действенность)– способность целенаправленного процесса функционирования системы достигать своей цели (выполнять задачи системы).

Эффективность характеризуется степенью соответствия результатов операции ее цели. Она обусловливается качеством системы и организации ее подсистем и элементов, а также условиями функционирования и применения.

Операция – это целенаправленный процесс функционирования системы, т. е. совокупность целенаправленных действий по преобразованию ресурсов в требуемый целевой эффект.

Вид отношений между элементами, который проявляется как некоторый обмен (взаимодействие), называется связью. Как правило, в исследованиях выделяются внутренние и внешние связи. Внешние связи системы – это ее связи со средой, которые проявляются в виде характерных свойств системы. Определение внешних связей позволяет отделить систему от окружающего мира и является необходимым начальным этапом исследования.

Связь также определяют как ограничение степени свободы элементов. Это проявляется, когда элементы, вступая во взаимодействие (связь) друг с другом, утрачивают часть своих свойств, которыми они потенциально обладали в свободном состоянии.

Связи можно охарактеризовать направлением, силой, характером (или видом).

Существуют направленные и ненаправленные, сильные и слабые (часто вводят шкалу силы связей для конкретной задачи) связи. По характеру (виду) различают связи: подчинения, порождения (или генетические), равноправные (или безразличные), управления. В конкретных системах связи могут быть охарактеризованы несколькими из названных признаков.

Важную роль в моделировании систем играет понятие обратной связи.

Обратную связь можно пояснить схемой, представленной на рис. 2.5, где X (t) – закон или алгоритм (программа) управления, X треб – требуемое значение регулируемого параметра («установка»), Xi – фактическое значение регулируемого параметра, DX – рассогласование между X треб и Xi. При наличии рассогласований блок обратной связи вырабатывает соответствующее управляющее воздействие, корректирующее закон управления X ¢(t).

 

 

Рис. 2.5. Схема, поясняющая принцип обратной связи

Обратная связь может быть отрицательной или положительной.

Отрицательная – это связь, противодействующая тенденциям изменения выходного параметра, т. е. направлена на сохранение, стабилизацию требуемого значения параметра (например, стабилизацию выходного напряжения, а в системах организационного управления – регулирование количества выпускаемой продукции и т. п.).

Положительная – это связь, сохраняющая тенденции происходящих в системе изменений того или иного выходного параметра (применяется для развивающихся систем).

Обратная связь является основой саморегулирования, развития систем, приспособления их к изменяющимся условиям существования.

В ряде случаев считается достаточным исследование всей системы ограничить установлением ее закона функционирования. При этом систему отождествляют с оператором Fs и представляют в виде «черного ящика». Однако в задачах анализа обычно требуется выяснить, какими внутренними связями обусловливаются интересующие исследователя свойства системы. Поэтому основным содержанием системного анализа является определение структурных, функциональных, каузальных, информационных и пространственно-временных внутренних связей системы.

Структурные связи обычно подразделяют на иерархические, сетевые, древовидные и задают в виде графов или матричной форме.

Функциональные и пространственно-временные связи задают как функции, функционалы и операторы.

Каузальные (причинно-следственные) связи описывают на языке формальной логики.

Для описания информационных связей разрабатываются инфологические модели.

Выделение связей разных видов наряду с выделением элементов является существенным этапом системного анализа и позволяет судить о сложности рассматриваемой системы.

Процессом называется совокупность состояний системы z (t 0), z (tj),..., z (tk), упорядоченных по изменению какого-либо параметра t, определяющего свойства системы.

Эффективность процесса – степень его приспособленности к достижению цели.

Принято различать эффективность процесса, реализуемого системой, и качество системы. Эффективность проявляется только при функционировании и зависит от свойств самой системы, способа ее применения и от воздействий внешней среды.

Критерий эффективности – обобщенный показатель и правило выбора лучшей системы (лучшего решения). Например, Y * = max { Yj }.

Если решение выбирается по качественным характеристикам, то критерий называется решающим правилом.

Описание закона функционирования системы наряду с аналитическим, графическим, табличным и другими способами в ряде случаев может быть получено через состояние системы.

Вместе с тем с понятием «состояние» для анализа стабильной ситуации процессов, происходящих в сложных системах, используются специальные термины, взятые из других теоретических дисциплин. К ним относятся: поведение, равновесие, устойчивость, развитие и др.

Состояние системы – это множество значений характеристик системы в данный момент времени (т. е. система рассматривается мгновенно при остановке ее в развитии).

Формально состояние системы в момент времени t 0< t ¢£ T полностью определяется начальным состоянием z (t 0), входными x (t) и управляющими воздействиями u (t), внутренними параметрами h (t) и воздействиями внешней среды n (t), которые имели место за промежуток времени t ¢– t 0. С помощью соответствующих преобразований полученная цепочка уравнений объекта «вход-состояния-выход» позволяет определить характеристики подсистемы:

y (t) =g [ f (z (t 0), x, u, n, h, t)],

и под математической моделью реальной системы можно понимать конечное подмножество переменных { x (t), u (t), n (t), h (t)} вместе с математическими связями между ними и характеристиками y (t).

Поведение – способность системы переходить из одного состояния в другое.

Равновесие – способность системы в отсутствие внешних возмущающих действий (или при постоянных воздействиях) сохранять свое состояние во времени.

Устойчивость – способность системы возвращаться в состояние равновесия после того, как она была из этого состояния выведена под влиянием внешних (внутренних) возмущающих воздействий.

Такая способность присуща системам, у которых отклонения не превышают некоторого предела. Кроме того, часто возврат в данное состояние может сопровождаться колебательным процессом.

Понятие развития присуще сложным динамическим системам и информационным процессам в природе и обществе, и предполагает динамическое равновесие, при устойчивости состояния как бы «на ступеньке». Внешнее воздействие может либо вывести систему на более высокий уровень, либо «столкнуть» ее на более низкий.

На рис. 2.6 показан простейший пример равновесия и устойчивости шарика на плоскости, в ямке и на наклонной.

 

Рис. 2.6. Примеры равновесия (а), устойчивости (б) и динамики (в) шарика

Необходимость одновременного и взаимоувязанного рассмотрения состояний системы и среды требует определения понятий «ситуация» и «проблема».

Ситуация – совокупность состояний системы и среды в один и тот же момент времени.

Проблема – несоответствие между существующим и требуемым (целевым) состоянием системы при данном состоянии среды в рассматриваемый момент времени.

Структура – совокупность образующих систему элементов и связей между ними.

Это понятие вводится для описания подмодели. В структуре системы существенную роль играют связи. Так, изменяя связи при сохранении элементов, можно получить другую систему, обладающую новыми свойствами или реализующую другой закон функционирования. Это наглядно видно на рис. 2.7, если в качестве системы рассматривать соединение трех проводников, обладающих разными сопротивлениями (R 1, R 2, R 3).

 

Рис. 2.7. Роль связей в структуре системы: параллельная связь (а); последовательная (б)

В связи с понятиями «структура» и «система» часто используются следующие термины:

инфраструктура – описание взаимосвязей системы с ее окружением, задание объекта как целостного образования;

макроструктура – описание основных подсистем и связей между ними;

микроструктура – детальное раскрытие внутреннего строения системы до уровня элементов.

Следует обратить внимание и на следующее обстоятельство – не всякий объект может быть представлен в виде системы. Возьмем кучу кирпичей – это система? Добавим или уберем несколько кирпичей. Что-то изменилось, появились новые свойства? В то же время, если рассматривать ножницы и удалить один элемент – винтик, соединяющий половинки, то ножницы исчезают, оставшаяся часть не может выполнять функцию всей системы. Поэтому в виде системы представимы объекты, обладающие такими свойствами, как:

функциональность – объект предназначен для реализации определенной функции;

целостность – внутреннее единство объекта, наличие всех подсистем и связей, обеспечивающих выполнение функции;

автономность – относительная независимость от окружения, возможность описания внутренней логики функционирования объекта вне зависимости от надсистемы и среды.

Таким образом, введенный выше набор понятий позволяет определить центральные
из них.

Системный подход – методология решения сложных задач (технических, экономических, военных и др.), в основе которой лежит рассмотрение объекта как системы, функционирующей в некоторой среде. Системный подход предполагает раскрытие целостности объекта, выявление и изучение его внутренней структуры, связей с суперсистемой и средой.

Теория систем и системный анализ – научная дисциплина, изучающая методы и средства реализации системного подхода при решении сложных задач.

Date: 2015-05-23; view: 1501; Нарушение авторских прав; Помощь в написании работы --> СЮДА...



mydocx.ru - 2015-2024 year. (0.005 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию