Состояние и функционирование систем классификация систем доклад

Обновлено: 17.05.2024

Таким образом, состояние - это множество существенных свойств, которыми система обладает в данный момент времени.

Возможные состояния реальной системы образуют множество допустимых состояний системы.

Количество состояний (мощность множества состояний) может быть конечно, счетно (количество состояний измеряется дискретно, но их число бесконечно); мощности континуум (состояния изменяются непрерывно и число их бесконечно и несчетно).

Состояния можно описать через переменные состояния. Если переменные – дискретные, то количество состояний может быть либо конечным, либо счетным. Если переменные – аналоговые (непрерывные), тогда - мощности континуум.

Минимальное количество переменных, через которые может быть задано состояние, называется фазовым пространством. Изменение состояния системы отображается в фазовом пространстве фазовой траекторией.

Поведение. Если система способна переходить из одного состояния в другое (например, s₁ →s₂ →s₃ → . ), то говорят, что она обладает поведением. Этим понятием пользуются, когда неизвестны закономерности (правила) перехода из одного состояния в другое. Тогда говорят, что система обладает каким-то поведением и выясняют его характер.

Равновесие. Способность системы в отсутствии внешних возмущающих воздействий (или при постоянных воздействиях) сохранять своё состояние сколь угодно долго. Это состояние называют состоянием равновесия.

Устойчивость. Способность системы возвращаться в состояние равновесия после того, как она была из этого состояния выведена под влиянием внешних (а в системах с активными элементами – внутренних) возмущающих воздействий.

Состояние равновесия, в которое система способна возвращаться, называют устойчивым состоянием равновесия.

Развитие. Под развитием обычно понимают увеличение сложности какой-либо системы, улучшение приспособленности к внешним условиям.В результате возникает новое качество или состояние объекта.

Целесообразно выделять особый класс развивающихся (самоорганизующихся) систем, обладающих особыми свойствами и требующих использования специальных подходов к их моделированию.

Обобщённым входом (X) называют некоторое (любое) состояние всех r входов системы, которое можно представить в виде вектора

Выходы системы y_i – это различные точки воздействия системы на внешнюю среду (рис. 1.3).

Выход системы представляет собой результат преобразования информации, вещества и энергии.

Движение системы – это процесс последовательного изменения её состояния.

Рассмотрим зависимости состояний системы от функций (состояний) входов системы, её состояний (переходов) и выходов.

Состояние системы Z(t) в любой момент времени t зависит от функции входов X(t), а также от предшествующих её состояний в моменты (t – 1), (t – 2), …, т.е. от функций её состояний (переходов)

Z(t) = F_c [X(t), Z(t – 1), Z(t – 2), . ], (1)

где F_c – функция состояния (переходов) системы.

Связь между функцией входа X(t) и функцией выхода Y(t) системы, без учёта предыдущих состояний, можно представить в виде

Y(t) = Fв [Xt],

где F_в – функция выходов системы.

Система с такой функцией выходов называется статической.

Если же выход системы зависит не только от функций входов X(t), но и от функций состояний (переходов) Z(t – 1), Z(t – 2), . то

(2)

системы с такой функцией выходов называются динамическими (или системами с поведением).

В зависимости от математических свойств функций входов и выходов систем различают системы дискретные и непрерывные.

Для непрерывных систем выражения (1) и (2) выглядят как:

(4)

Уравнение (3) определяет состояние системы и называется уравнением состояний системы.

Уравнение (4) определяет наблюдаемый выход системы и называется уравнением наблюдений.

Функции F_c (функция состояний системы) и F_в (функция выходов) учитывают не только текущее состояние Z(t), но и предыдущие состояния Z(t – 1), Z(t – 2), …, Z(t – v) системы.

Процессы системы – это совокупность последовательных изменений состояния системы для достижения цели. К процессам системы относятся:

– переходный процесс системы.

Моменты времени t определены на множестве Т, В результате этот входной процесс будет представлять собой функцию времени X(t).

Выходной процесс – множество выходных воздействий на окружающую среду, которые изменяются с течением времени.

Воздействие системы на окружающую среду определяется выходными величинами (реакциями). Выходные величины изменяются с течением времени, образуя выходной процесс, представляющий функцию Y[t].

Переходный процесс системы (процесс системы) – множество преобразований начального состояния и входных воздействий в выходные величины, которые изменяются с течением времени по определённым правилам.

Сущность понятий "система" и "системность" и их свойства. Основные классы, признаки и принципы системности в экономике. Формирование системных представлений. Классификация систем по происхождению, типу переменных и операторов, способам управления.

Рубрика	Менеджмент и трудовые отношения
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	27.05.2013
Размер файла	765,6 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Федеральное агентство высшего профессионального образования и науки РФ

Санкт-Петербургский государственный университет сервиса и экономики

Институт региональной экономики и управления

Кафедра экономики и управления учреждениями здравоохранения

студентка 5 курса, д\о спец. 060803

Тенышева Дарья Сергеевна

Содержание

1. Понятие системы и ее свойства

2. Классификация систем по происхождению

3. Классификация систем по типу переменных

4. Классификация систем по типу операторов

5. Классификация систем по способам управления

Многообразие систем довольно велико, и существенную помощь при их изучении оказывает классификация.

Классификация - это разделение совокупности объектов на классы по некоторым наиболее существенным признакам.

Важно понять, что классификация - это только модель реальности, поэтому к ней надо так и относиться, не требуя от нее абсолютной полноты. Еще необходимо подчеркнуть относительность любых классификаций.

Сама классификация выступает в качестве инструмента системного анализа. С ее помощью структурируется объект (проблема) исследования, а построенная классификация является моделью этого объекта.

Полной классификации систем в настоящее время нет, более того, не выработаны окончательно ее принципы. Разные авторы предлагают разные принципы классификации, а сходным, по сути - дают разные названия.

Классификацию систем можно осуществить по разным критериям. Проводить ее жестко - невозможно, она зависит от цели и ресурсов.

Но, тем не менее, для ориентации в той или иной предметной области системного анализа необходимо провести классификацию систем. Очевидно, что классификация имеет целевой характер. Изменение целей исследования или учёт новых различий непременно приведут к новой классификации.

Приведем некоторые способы классификации (возможны и другие критерии классификации систем).

1. Понятие системы и ее свойства

Понятие системы является основным понятием системного анализа. Существует большое количество определений системы, с той или иной степенью детализации отражающих различные ее аспекты.

Под системой можно понимать любой объект, который одновременно рассматривается и как единое целое и как объединенная в интересах достижения поставленных целей совокупность разнородных элементов.

Система - относительно обособленная и упорядоченная совокупность обладающих особой связностью и целенаправленностью взаимодействующих элементов способных реализовать определенные функции.

Как и любое фундаментальное понятие, система конкретизируется в процессе рассмотрения ее основных свойств.

Она обладает такими свойствами как:

1. Связанные с целями и функциями:

- Синергичность -- максимальный эффект деятельности системы достигается только в случае максимальной эффективности совместного функционирования её элементов для достижения общей цели.

- Эмерджентность -- появление у системы свойств, не присущих элементам системы; принципиальная несводимость свойства системы к сумме свойств составляющих её компонентов (неаддитивность).

- Целенаправленность -- наличие у системы цели (целей) и приоритет целей системы перед целями её элементов.

- Альтернативность путей функционирования и развития (организация или самоорганизация).

2. Связанные со структурой

- Структурность -- возможна декомпозиция системы на компоненты, установление связей между ними

- Иерархичность -- каждый компонент системы может рассматриваться как система; сама система также может рассматриваться как элемент некоторой надсистемы (суперсистемы).

3. Связанные с ресурсами и особенностями взаимодействия со средой

- Коммуникативность -- существование сложной системы коммуникаций со средой в виде иерархии.

- Надёжность -- способность системы сохранять свой уровень качества функционирования при установленных условиях за установленный период времени.

- Обособленность -- свойство, определяющее наличие границ с окружающей средой.

2. Классификация систем по происхождению

В зависимости от выбора критерия, по которому ведется оценка систем, может быть создано бесконечное множество классов систем. Например, если в основу классификации положить происхождение естественно существующих объектов и объектов, созданных человеком, то можно составить три класса систем:

атом, молекула, клетка, организм, популяция, общество, вселенная и т.п.

Примеры: системность экономика управление

1. Холодильник, самолет, предприятие, фирма, город, государство, партия, общественная организация и т. п.

2. Одной из первых искусственных систем можно считать систему торговли.

Естественные системы в свою очередь могут включать подсистемы:

- живые (например, любое животное);

- неживые (например, земная кора);

- экологические (например, любой водоем);

- социальные (например, семья) и другие подсистемы.

К искусственным системам обычно относят орудия труда, машины и механизмы, автоматы и роботов.

Смешанные системы объединяют искусственные и естественные системы:

- эргономические (например, токарный станок и токарь);

- биотехнологические (например, микроорганизмы и технологическое оборудование);

- организационные (например, коллектив работников предприятия и средства производства);

- автоматизированные (например, автомат, приводимый в действие оператором).

Конечно же, каждая из перечисленных подсистем может быть представлена более детализированными подсистемами.

Графическая модель приведенной классификации показана на рис.1

3. Классификация систем по типу переменных

Характеристики и параметры. Характеристикой принято называть то, что отражает некоторой свойство системы или ее элемента. Характеристики делятся на количественные и качественные в зависимости от типа отношений на множестве их значений. Если на множестве значений заданы метризованные отношения, когда указан не только факт выполнения отношения у_i rу_j, но и степень их количественного превосходства, характеристика называется количественной. Например, размер экрана (см) и максимальное разрешение (пиксель) или уровень звука (дБа) являются количественными, поскольку существуют шкалы измерений этих характеристик, допускающие упорядочение возможных значений по степени количественного превосходства. Если пространство значений не метрическое, то характеристика называется качественной (например, комфортность, живучесть, актуальность и т.п.).

1. с качественными переменными (имеющие лишь содержательное описание)

2. с количественными переменными (имеющие дискретно или непрерывно описываемые количественным образом переменные);

3. со смешенным описанием переменных

4. Классификация систем по типу операторов

По типу операторов системы подразделяются на:

2. непараметризованный класс

3. параметризованный класс

4. “прозрачная” цель (белый ящик)

Параметризованные системы - когда закон известен с точностью до параметров и его возможно отнести к некоторому классу зависимостей.

Не параметризованные - когда закон не описан; описываем с помощью хотя бы неизвестных параметров; известны лишь некоторые априорные свойства закона.

5. Классификация систем по способам управления

Задача управления системой - предупреждать ее разрушение и отклонение от эффективного достижения целей. В этом смысле управление представляет собой функцию системы, направленную на удержание (в допустимых пределах) отклонений системы от заданных целей. Но управление в этом случае должно обеспечиваться измеримостью получаемых результатов и сравнением их с заданными; возможностью корректировки управляющих воздействий; быстрым (упреждающим) изменением системы в соответствии с изменением внешней среды.

Качественные и количественные изменения, происходящие в системе, связаны с изменениями параметров системы во времени и в пространстве. Динамику изменений соотношения между состояниями входа и выхода системы называют поведением системы. Если под управлением системы понимают процесс получения заданного результата при направленном воздействии на вход системы, то обратная связь позволяет системе самостоятельно реагировать на воздействие внешней среды и приспосабливаться к ней. В этом случае говорят, что система обладает свойством вырабатывать внутреннее воздействие и является самоуправляемой.

Самоорганизация представляет собой процесс упорядочения системы за счет взаимодействия ее составляющих. Одной из основных характеристик самоорганизации является то, что процессы, происходящие в системе, не обладают постоянной во времени структурой, изменения происходят спонтанно и лишь частично зависят от внешних воздействий.

Самоорганизующиеся системы обладают следующими свойствами:

- способностью изменять среду в своих целях;

- приспособляемостью к изменениям внешней среды;

- способностью к самообучению.

По способу управления системы подразделяются на:

1. управляемые извне (без обратной связи, регулируемые, управляемые структурно, информационно или функционально);

2. самоуправляемые (программно управляемые, регулируемые автоматически, адаптируемые - приспосабливаемые с помощью управляемых изменений состояний и самоорганизующиеся - изменяющие во времени и в пространстве свою структуру наиболее оптимально, упорядочивающие свою структуру под воздействием внутренних и внешних факторов);

3. с комбинированным управлением (автоматические, полуавтоматические, автоматизированные, организационные)

Указанные подсистемы могут быть представлены подсистемами более детализированными. Например, в зависимости от степени известности траектории, приводящей к заданной цели, и возможности управляющей системы удерживать управляемую систему на заданной траектории, системы, управляемые извне, можно представить следующими подсистемами:

- Управление без обратной связи.

В этом случае траектория движения подсистемы известна точно, и обратная связь между управляемой и управляющей системами отсутствует. Например, пуля, выпущенная из ружья, летит по заданной траектории.

Применяется в том случае, когда имеется возможность возвратить систему на заданную траекторию. Например, студент, не сдавший экзамен, должен выучить материал по курсу.

- Управление по параметрам.

- Управление по структуре.

Применяется в том случае, если ни один из параметров не обеспечивает определение траектории. В этом случае цель недостижима, и приходится менять структуру системы. Примером может служить неплатежеспособное предприятие, подлежащее реструктуризации.

Заключение

Системы разделяют на классы по различным признакам и, в зависимости от решаемой задачи, можно выбирать разные принципы классификации.

Относительность и сложность проблемы классификации известны. Тем не менее, при решении практических задач удобно, если есть разделение систем на классы и этим классам сопоставлены соответствующие приемы и методы системного анализа или даже методы формализованного представления систем.

Система может быть охарактеризована одним или несколькими признаками и соответственно ей может быть найдено место одновременно в различных классификациях, каждая из которых может оказаться полезной при выборе методов исследования.

Список литературы

1. “Введение в системный анализ и моделирование”/ Казиев В.М.-М.,2001г

2. Качала В.В. Основы теории систем и системного анализа. Учебное пособие для вузов. М.: Горячая линия - Телеком, 2007. 216 с.

3. Системный анализ и принятие решений: Словарь-справочник: Учебное пособие для вузов / Под ред. В.Н. Волковой. В.Н. Козлова. - М.: Высш. шк. 2004. - 616 с.

Принцип системности в экономике сформулировал А. Смит (1723-1790), сделавший вывод, что эффект действия людей, организованных в группу, больше, чем сумма одиночных результатов.

1. Формирование системных представлений

Различные направления исследований системности позволили сделать вывод о том, что это свойство природы и свойство деятельности человека (рис. 2.1).

Теория систем служит методологической базой теории управления. Это относительно молодая наука, организационное становление которой произошло во второй половине XX в. Родоначальником теории систем считается австрийский ученый Л. Берталанфи (1901 - 1972). Первый международный симпозиум по системам состоялся в Лондоне в 1961 г. Первый доклад на этом симпозиуме сделал выдающийся английский кибернетик С. Бир, что можно считать свидетельством гносеологической близости кибернетики и теории систем.

Данное определение позволяет выявить следующие базисные понятия:

· взаимодействие с внешней средой;

Они представляют собой систему понятий, т.е. внутреннюю организацию некоторого устойчивого объекта, целостность которого и есть система. Сама возможность выделения в поле исследования устойчивых объектов определяется свойством целостности системы, целями наблюдателя и возможностями его восприятия действительности.

Рассмотрим некоторые основные термины и понятия, широко используемые в системных исследованиях.

Состояние системы - упорядоченное множество существенных свойств, которыми она обладает в определенный момент времени.

Свойства системы - совокупность параметров системы, определяющих поведение системы.

Поведение системы - реальное или потенциальное действие системы.

Действие - происходящее с системой событие, вызванное другим событием.

Событие - изменение по крайней мере одного свойства систем.

2. Понятия, характеризующие строение систем

Под элементом принято понимать простейшую неделимую часть системы. Представление о неделимости связано с целью рассмотрения объекта как системы. Таким образом, элемент - предел членения системы с точки зрения решения конкретной задачи.

Система может быть разделена на элементы не сразу, а последовательным расчленением на подсистемы, более крупные, чем элементы, но более мелкие, чем система в целом. Возможность деления системы на подсистемы связана с вычленением совокупности элементов, способных выполнить относительно независимые функции, направленные на достижение общей цели системы. Для подсистемы должна быть сформулирована подцель, являющаяся ее системообразующим фактором.

По направленности различают связи:

Направленные связи, в свою очередь, разделяют на:

По силе проявления различают связи:

По характеру связи делятся на:

Связи подчинения можно разделить на:

Связи порождения характеризуют причинно-следственные отношения.

Связи между элементами характеризуются определенным порядком, внутренними свойствами, направленностью на функционирование системы. Такие особенности системы называют ее организацией.

Структурные связи относительно независимы от элементов и могут выступать как инвариант при переходе от одной системы к другой. Это означает, что закономерности, выявленные при изучении систем, отображающих объекты одной природы, могут использоваться при исследовании систем другой природы. Связь также может быть представлена и рассмотрена как система, имеющая свои элементы и связи.

В широком смысле под структурой понимают всю совокупность отношений между элементами, а не только системообразующие отношения.

Методика вычленения системообразующих отношений из окружающей среды зависит от того, о чем идет речь: о проектировании еще не существующей системы или об анализе системного представления известного объекта, материального или идеального. Существуют различные виды структур. Наиболее известные из них представлены на рис. 2.2.

3. Классификация систем

Рассмотрим некоторые разновидности систем.

Абстрактные системы - системы, все элементы которых являются понятиями.

Конкретные системы - системы, элементы которых являются физическими объектами. Они разделяются на естественные (возникающие и существующие без участия человека) и искусственные (созданные человеком).

Открытые системы - системы, обменивающиеся с внешней средой веществом, энергией и информацией.

Закрытые системы - системы, у которых пет обмена с внешней средой.

В чистом виде открытые и закрытые системы не существуют.

Адаптивные системы - системы, функционирующие в условиях начальной неопределенности и изменяющихся внешних условиях. Понятие адаптации сформировалось в физиологии, где оно определяется как совокупность реакций, обеспечивающих приспособление организма к изменению внутренних и внешних условий. В теории управления адаптацией называют процесс накопления и использования информации в системе, направленной на достижение оптимального состояния при начальной непосредственности и изменяющихся внешних условиях.

· последовательное вертикальное расположение уровней, составляющих систему (подсистему);

· приоритет действий подсистем верхнего уровня (право вмешательства);

· зависимость действий подсистемы верхнего уровня от фактического исполнения нижними уровнями своих функций;

· относительная самостоятельность подсистем, что обеспечивает возможность сочетания централизованного и децентрализованного управления сложной системой.

Учитывая условность всякой классификации, следует отметить, что попытки классификации должны сами по себе обладать свойствами системности, поэтому классификацию можно считать разновидностью моделирования.

Системы классифицируют по различным признакам, например:

· по их происхождению (рис. 2.3);

· описанию переменных (рис. 2.4);

· типу операторов (рис. 2.5);

· способу управления (рис. 2.6).

Существует множество других способов классификаций, например, по степени ресурсной обеспеченности управления, включая энергетические, материальные, информационные ресурсы.

Кроме того, системы можно разделять на простые и сложные, детерминированные и вероятностные, линейные и нелинейные и т.д.

Понятия, характеризующие функционирование и развитие систем.

Изменения и преобразования, происходящие в сложных системах, как правило, сразу не удается представить в виде математических соотношений или хотя бы алгоритмов. Поэтому для того, чтобы хоть как-то охарактеризовать стабильную ситуацию или ее изменения, используются специальные термины, заимствованные теорией систем из теории управления. Рассмотрим основные из этих терминов.

Поведение. Если система способна переходить из одного состояния в другое (например, с1 → с2 → с3, то говорят, что она обладает поведением. Этим понятием пользуются, когда неизвестны закономерности (правила) перехода из одного состояния в другое. Тогда говорят, что система обладает каким-то поведением и выясняют его характер, алгоритм.

Равновесие. Понятие равновесие определяют как способность системы в отсутствии внешних возмущающих воздействий (или при постоянных воздействиях) сохранять свое поведение сколь угодно долго.

Устойчивость. Под устойчивостью понимают способность системы возвращаться в состояние равновесие после того, как она была из этого состояния выведена под влиянием внешних возмущающих воздействий.

Развитие. Это понятие помогает объяснить сложные термодинамические и информационные процессы в природе и обществе. Исследование процесса развития, соотношения развития и устойчивости, изучение механизмов, лежащих в их основе, – наиболее сложные задачи теории систем. Целесообразно выделять особый класс развивающихся (самоорганизующихся) систем, обладающих особыми свойствами и требующих использования специальных подходов к их моделированию.

X = (x1, x2, x3, …, xk, …, xr).

Выходы системы yi – это различные точки приложения влияния (воздействия) системы на внешнюю среду (рис. 2.2).

Выход системы представляет собой результат преобразования информации, вещества и энергии.

Обратная связь – то, что соединяет выход со входом системы и используется для контроля за изменением выхода (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Схема системы с единичной обратной связью

Ограничения системы – то, что определяет условия её функционирования (реализацию процесса). Ограничения бывают внутренними и внешними. Одним из внешних ограничений является цель функционирования системы. Примером внутренних ограничений могут быть ресурсы, обеспечивающие реализацию того или иного процесса.

Движение системы – это процесс последовательного изменения её состояния.

Вынужденное движение системы – изменение её состояния под влиянием внешней среды. Примером вынужденного движения может служить перемещение ресурсов по приказу (поступившему в систему извне).

Состояние системы Z(t) в любой момент времени t зависит от функции входов X(t)

где Fc – функция состояния системы (переходная функция).

Состояние системы Z(t) в любой момент времени t также зависит от предшествующих её состояний в моменты Z(t – 1), Z(t – 2), …, т.е. от функций её состояний (переходов)

Z(t) = Fc [X(t), Z(t – 1), Z(t – 2). ], (2.1)

где Fc – функция состояния (переходов) системы.

Связь между функцией входа X(t) и функцией выхода Y(t) системы, без учёта предыдущих состояний, можно представить в виде

где Fв – функция выходов системы.

Система с такой функцией выходов называется статической.

Если же система зависит не только от функций входов X(t), но и от функций состояний (переходов) Z(t – 1), Z(t – 2), . то

Y(t) = Fв [X(t), Z(t), Z(t – 1), Z(t – 2). (Z – u)]. (2.2)

Системы с такой функцией выходов называются динамическими (или системами с поведением).

Для непрерывных систем выражения (2.1) и (2.2) выглядят как:

Уравнение (2.3) определяет состояние системы и называется уравнением переменных состояний системы.

Уравнение (2.4) определяет наблюдаемый нами выход системы и называется уравнением наблюдений.

Функции Fc (функция состояний системы) и Fв (функция выходов) учитывают не только текущее состояние Z(t), но и предыдущие состояния Z(t – 1), Z(t – 2), …, Z(t – u) входов системы.

Процессы системы – это совокупность последовательных изменений состояния системы для достижения цели. К процессам системы относятся: входной процесс; выходной процесс; переходный процесс системы.

Выходной процесс – множество выходных воздействий на окружающую среду, которые изменяются с течением времени. Воздействие системы на окружающую среду определяется выходными величинами (реакциями). Выходные величины изменяются с течением времени, образуя выходной процесс, представляющий функцию Y[X] = γ(X).

Переходный процесс системы – множество преобразований начального состояния и входных воздействий в выходные величины, которые изменяются с течением времени по определённым правилам.

2. Подходы к исследованию систем

Важным для системного подхода является определение структуры системы-совокупности связей между элементами системы, отражающих их взаимодействие. Структура системы может изучаться извне с точки зрения состава отдельных подсистем и отношений между ними, а также изнутри, когда анализируются отдельные свойства, позволяющие системе достигать заданной цели, т.е. когда изучаются функции системы. В соответствии с этим наметился ряд подходов к исследованию структуры системы с ее свойствами, к которым следует прежде всего отнести структурный и функциональный.

При структурном подходе выявляются состав выделенных элементов системы S и связи между ними. Совокупность элементов и связей между ними позволяет судить о структуре системы. Последняя в зависимости от цели исследования может быть описана на разных уровнях рассмотрения. Наиболее общее описание структуры – это топологическое описание, позволяющее определить в самых общих понятиях составные части системы и хорошо формализуемое на базе теории графов.

Менее общим является функциональное описание, когда рассматриваются отдельные функции, т.е. алгоритмы поведения системы, и реализуется функциональный подход, оценивающий функции, которые выполняет система, причем под функцией понимается свойство, приводящее к достижению цели. Поскольку функция отображает свойство, а свойство отображает взаимодействие системы S с внешней средой E, то свойства могут быть выражены в виде либо некоторых характеристик элементов Si(j) и подсистем Si системы, либо системы S в целом.

При наличии некоторого эталона сравнения можно ввести количественные и качественные характеристики систем. Для количественной характеристики вводятся числа, выражающие отношения между данной характеристикой и эталоном. Качественные характеристики системы находятся, например, с помощью метода экспертных оценок.

Проявление функций системы во времени S(t), т.е. функционирование системы, означает переход системы из одного состояния в другое, т.е. движение в пространстве состояний Z. При эксплуатации системы S весьма важно качество ее функционирования, определяемое показателем эффективности и являющееся значением критерия оценки эффективности. Существуют различные подходы к выбору критериев оценки эффективности. Система S может оцениваться либо совокупностью частных критериев, либо некоторым общим интегральным критерием.

Следует отметить, что создаваемая модель M с точки зрения системного подхода также является системой, т.е. S′ = S′(M), и может рассматриваться по отношению к внешней среде E. Наиболее просты по представлению модели, в которых сохраняется прямая аналогия явления. Применяют также модели, в которых нет прямой аналогии, а сохраняются лишь законы и общие закономерности поведения элементов системы S. Правильное понимание взаимосвязей как внутри самой модели M, так и взаимодействия ее с внешней средой E в значительной степени определяется тем, на каком уровне находится наблюдатель.

Простой подход к изучению взаимосвязей между отдельными частями модели предусматривает рассмотрение их как отражение связей между отдельными подсистемами объекта. Такой классический подход может быть использован при создании достаточно простых моделей. Процесс синтеза модели M на основе классического (индуктивного) подхода представлен на рис. 2.3, а. Реальный объект, подлежащий моделированию, разбивается на отдельные подсистемы, т.е. выбираются исходные данные Д для моделирования и ставятся цели Ц, отображающие отдельные стороны процесса моделирования. По отдельной совокупности исходных данных Д ставится цель моделирования отдельной стороны функционирования системы, на базе этой цели формируется некоторая компонента К будущей модели. Совокупность компонент объединяется в модель M.

Таким образом, разработка модели M на базе классического подхода означает суммирование отдельных компонент в единую модель, причем каждая из компонент решает свой собственные задачи и изолирована от других частей модели. Поэтому классический подход может быть использован для реализации сравнительно простых моделей, в которых возможно разделение и взаимно независимое рассмотрение отдельных сторон функционирования реального объекта. Для модели сложного объекта такая разобщенность решаемых задач недопустима, так как приводит к значительным затратам ресурсов при реализации модели на базе конкретных программно-технических средств. Можно отметить две отличительные стороны классического подхода: наблюдается движение от частного к общему, создаваемая модель (система) требует образуется путем суммирования отдельных ее компонент и не учитывается возникновение системного эффекта.

Рис. 2.3. Процесс синтеза модели на основе классического (а)
и системного (б) подхода

С усложнением объектов моделирования возникла необходимость наблюдения их с более высокого уровня. В этом случае наблюдатель (разработчик) рассматривает данную систему S как некоторую подсистему какой-то метасистемы, т.е. системы более высокого ранга, и вынужден перейти на позиции нового системного подхода, который позволит ему построить не только исследуемую систему, решающую совокупность задач. но и создавать систему, являющуюся составной частью метасистемы. Например, если ставится задача проектирования Автоматизхированной Системы Упраывления (АСУ) предприятием, то с позиции системного подхода нельзя забывать о том, что эта система является составной частью АСУ объединением.

Системный подход получил применение в системотехнике в связи с необходимостью исследования реальных систем, когда оказалась
недостаточность, а иногда ошибочность принятия каких-либо частных решений. На возникновение системного подхода повлияли увеличивающееся количество исходных данных при разработке, необходимость учета сложных стохастических связей в системе и воздействий внешней среды E. Все это заставило исследователей изучать сложный объект не изолированно, а во взаимодействии с внешней средой, а также в совокупности с другими системами некоторой метасистемы.

Системный подход позволяет решить проблему построения сложной системы с учетом всех факторов и возможностей, пропорциональных их значимости, на всех этапах исследования системы S и построения модели M. Системный подход означает, что каждая система S является интегрированным целым даже тогда, когда она состоит из отдельных разобщенных подсистем. Таким образом, в основе системного подхода лежит рассмотрение системы как интегрированного целого, причем это рассмотрение при разработке начинается с главного-формулировки цели функционирования. Процесс синтеза модели M на базе системного подхода условно представлен на рис. 2.3, б. На основе исходных данных Д, которые известны из анализа внешней системы, тех ограничений, которые накладываются на систему сверху либо исходя из возможностей ее реализации, и на основе цели функционирования формулируются исходные требования к модели Т системы S. На базе этих требований формируются ориентировочно некоторые подсистемы П, элементы Э и осуществляется наиболее сложный этап синтеза – выбор В составляющих системы, для чего используются специальные критерии выбора КВ.

Заключение. Изучены свойства системы: состояние и поведение системы; равновесие и устойчивость системы; движение системы; процессы системы. Рассмотрены подходы к исследованию систем. Описан структурный подход и функциональный подход к разработке математических моделей системы.

Читайте также: