Реферат: Терминология теории систем. Классификация систем. Закономерности систем

<span GOST type B",«sans-serif»">Министерство образования Украины<span GOST type B",«sans-serif»"><span GOST type B",«sans-serif»">Приднепровская государственная академиястроительства и архитектуры<span GOST type B",«sans-serif»"><span GOST type B",«sans-serif»">Кафедра автоматики <span GOST type B",«sans-serif»"><span GOST type B",«sans-serif»"><span GOST type B",«sans-serif»"><span GOST type B",«sans-serif»;mso-ansi-language:EN-US"><span GOST type B",«sans-serif»">РЕФЕРАТ<span GOST type B",«sans-serif»"><span GOST type B",«sans-serif»"><span GOST type B",«sans-serif»">Курс:основы системного анализа.<span GOST type B",«sans-serif»"><span GOST type B",«sans-serif»">Тема:терминология теории систем.<span GOST type B",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US"> <span GOST type B",«sans-serif»">Классификациясистем<span GOST type B",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">. <span GOST type B",«sans-serif»">Закономерностисистем<span GOST type B",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">.<span GOST type B",«sans-serif»;mso-ansi-language:EN-US"><span GOST type B",«sans-serif»"><span GOST type B",«sans-serif»"><span GOST type B",«sans-serif»"><span GOST type B",«sans-serif»">Выполнил:<span GOST type B",«sans-serif»;mso-ansi-language: EN-US">                                 <span GOST type B",«sans-serif»">Шиманов Д. В.<span GOST type B",«sans-serif»">Проверил:<span GOST type B",«sans-serif»;mso-ansi-language: EN-US">                                 <span GOST type B",«sans-serif»">Бодня В. С.<span GOST type B",«sans-serif»;mso-ansi-language:EN-US"><span GOST type B",«sans-serif»"><span GOST type B",«sans-serif»;mso-ansi-language:EN-US"><span GOST type B",«sans-serif»"><span GOST type B",«sans-serif»">Днепропетровск2002<span GOST type B",«sans-serif»;mso-ansi-language:EN-US"><span GOST type B",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: «Times New Roman»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language: EN-US;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language:AR-SA">
Основные задачи и направления развития теории систем.Системный подход — этонаправление методологии научного познания и социальной практики, в основекоторого лежит исследование объектов как систем.К числу задач, решаемыхтеорией систем, относятся: опреде­ление общей структуры системы; организациявзаимодействия между подсистемами и элементами; учет влияния внешней среды.выбор оптимальной структурысистемы; выбор оптимальных алгоритмов функционирования системы.Проектирование большихсистем обычно делят на две стадии:макропроектирование (внешнеепроектирование), в процессе которого решаются функционально-структурные вопросысистемы в целом, и микропроектирование (внутреннее проектирование), связанное сразработкой элементов системы как физических еди­ниц оборудования и сполучением технических решений по основ­ным элементам (их конструкции ипараметры, режимы эксплу­атации). В соответствии с таким делением процессапроектирова­ния больших систем в теории систем рассматриваются методы,связанные с макропроектированием сложных систем.Основные понятия теории системВ первой главе изложеныосновные понятия и определения теории систем. Приведена классификация систем сразличных точек зрения, рассмотрены ряд закономерностей и даны опре­деления исущность понятий «системный подход», «системный анализ» и «системные исследования».Терминология теории системОпределение понятия«система». В настоящее время нет един­ства в определении понятия«система». В первых определениях в той или иной форме говорилось о том, чтосистема — это элементы и связи (отношения) между ними. Например, основопо­ложниктеории систем Людвиг фон Берталанфи [25] определял систему как комплексвзаимодействующих элементов или как совокупность элементов, находящихся в определенныхотноше­ниях друг с другом и со средой. А. Холл [12] определяет систему какмножество предметов вместе со связями между предметами и между их признаками.Ведутся дискуссии, какой термин- «от­ношение» или «связь» — лучше употреблять. Позднее в определенияхсистемы появляется понятие цели. Так, в «Философском словаре» системаопределяется как «сово­купность элементов, находящихся в отношениях и связяхмежду собой определенным образом и образующих некоторое целост­ное единство».В последнее время вопределение понятия системы наряду с элементами, связями и их свойствами ицелями начинают включать наблюдателя, хотя впервые на необходимость учетавзаимодействия между исследователем и изучаемой системой указал один изосновоположников кибернетики У. Р. Эшби [27].М. Масарович и Я. Такахара вкниге «Общая теория систем» считают, что система — «формальная взаимосвязьмежду на­блюдаемыми признаками и свойствами».Таким образом, в зависимостиот количества учитываемых факторов и степени абстрактности определение понятия«систе­ма» можно представить в следующей символьной форме. Каждое определениеобозначим буквойD(от лат.definitions)и поряд­ковым номером, совпадающим сколичеством учитываемых в определении факторов.D1.Система есть нечто целое:S=A(1, 0).Это определение выражаетфакт существования и целост­ность. Двоичное суждение А(1,0) отображает наличие или отсут­ствие этих качеств.D2.Система есть организованноемножество (Темников Ф. Е. [23]):S=(орг, M),где орг — операторорганизации; М — множество.D3.Система есть множествовещей, свойств и отношений (Уемов А. И. [24]):S=({m}.{n}.{r]),гдеm-вещи,n — свойства, r — отношения.D4.Система есть множествоэлементов, образующих струк­туру и обеспечивающих определенное поведение вусловиях окру­жающей среды:S=(e,ST,BE,Е),где e-элементы,ST — структура,BE — поведение, Е — среда.D5.Система есть множествовходов, множество выходов, множество состояний, характеризуемых операторомпереходов и оператором выходов:S=(X, Y, Z, H, G),где Х — входы, Y — выходы, Z — состояния, Н — оператор пе­реходов, G -оператор выходов. Этоопределение учитывает все основные компоненты, рассматриваемые в автоматике.D6.Это шестичленноеопределение, как и последующие, труд­но сформулировать в словах. Оносоответствует уровню биоси­стем и учитывает генетическое (родовое) началоGN,условия существованияKD,обменные явленияMB,развитиеEV,функци­онированиеFCи репродукцию (воспроизведения)RP:S=(GN, KD, MB, EV, FC, RP).D7.Это определение оперируетпонятиями моделиF,связи SC,пересчетаR,самообученияFL,самоорганизацииFO,прово­димости связей СО и возбуждения моделейJN:

<span GOST type B",«sans-serif»;mso-ansi-language: EN-US">S

<span GOST type B",«sans-serif»">=(F,SC, R, FL, FO, CO, JN).

<span GOST type B",«sans-serif»">Данное определение удобно принейрокибернетических исследо­ваниях.

<span GOST type B",«sans-serif»;mso-ansi-language:EN-US">D8.

<span GOST type B",«sans-serif»">Если определение<span GOST type B",«sans-serif»;mso-ansi-language:EN-US"> D5<span GOST type B",«sans-serif»">дополнить фактором времени и фун­кциональными связями, то получим определениесистемы, кото­рым обычно оперируют в теории автоматического управления:

<span GOST type B",«sans-serif»">S=(T, X, Y, Z,

u, <span GOST type B",«sans-serif»">V,h, j<span GOST type B",«sans-serif»">),

<span GOST type B",«sans-serif»">где

<span GOST type B",«sans-serif»;mso-ansi-language: EN-US">T<span GOST type B",«sans-serif»">-<span GOST type B",«sans-serif»"> время, Х — входы, Y — выходы,<span GOST type B",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US"> Z<span GOST type B",«sans-serif»"> — состояния,<span GOST type B",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US"> u<span GOST type B",«sans-serif»"> — класс операторов на выходе, V — значения операторов на выхо­де,<span GOST type B",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US"> h<span GOST type B",«sans-serif»">-<span GOST type B",«sans-serif»"> функциональная связь в уравнении<span GOST type B",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US"> y(t2)=h<span GOST type B",«sans-serif»;mso-ansi-language:EN-US">[x(t1),z(t1), t2], j<span GOST type B",«sans-serif»"><span GOST type B",«sans-serif»;mso-ansi-language:EN-US">- <span GOST type B",«sans-serif»">функциональнаясвязь в уравнении<span GOST type B",«sans-serif»;mso-ansi-language:EN-US"> z(t2)=j<span GOST type B",«sans-serif»;mso-ansi-language: EN-US">[x(t1), z(t1), t2].

<span GOST type B",«sans-serif»;mso-ansi-language:EN-US">D9

<span GOST type B",«sans-serif»">.Для организационных систем удобно в определении систе­мы учитывать следующее:

<span GOST type B",«sans-serif»">S=(PL, RO, RJ, EX, PR, DT, SV,RD, EF),

<span GOST type B",«sans-serif»">

<span GOST type B",«sans-serif»">где

<span GOST type B",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US"> PL<span GOST type B",«sans-serif»">-<span GOST type B",«sans-serif»"> цели и планы, RO- внешние ресурсы, RJ — внутрен­ниересурсы,<span GOST type B",«sans-serif»;mso-ansi-language:EN-US"> EX<span GOST type B",«sans-serif»"> -<span GOST type B",«sans-serif»">исполнители,<span GOST type B",«sans-serif»;mso-ansi-language:EN-US"> PR<span GOST type B",«sans-serif»"> -<span GOST type B",«sans-serif»">процесс,<span GOST type B",«sans-serif»;mso-ansi-language:EN-US"> DT-<span GOST type B",«sans-serif»">помехи, SV — контроль, RD — управление,<span GOST type B",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US"> EF -<span GOST type B",«sans-serif»"> эффект.

<span GOST type B",«sans-serif»">Последовательностьопределений можно продолжить до

<span GOST type B",«sans-serif»;mso-ansi-language:EN-US"> DN <span GOST type B",«sans-serif»">(N=9,<span GOST type B",«sans-serif»">10, 11, ...), в котором учитывалось бы такое количество элементов, связей идействий в реальной системе, которое необ­ходимо для решаемой задачи, длядостижения поставленной цели. В качестве «рабочего» определения понятия системыв ли­тературе по теории систем часто рассматривается следующее:

<span GOST type B",«sans-serif»">система- множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, котороеобразует определенную целост­ность, единство.

<span GOST type B",«sans-serif»">

<span GOST type B",«sans-serif»">Рассмотримосновные понятия, характеризующие строение

<span GOST type B",«sans-serif»;mso-ansi-language: EN-US"> <span GOST type B",«sans-serif»">и функционирование систем.

<span GOST type B",«sans-serif»">Элемент.

<span GOST type B",«sans-serif»"> Подэлементом принято понимать простейшую не­делимую часть системы. Ответ навопрос, что является такой частью, может быть неоднозначным и зависит от целирассмотрения объекта как системы, от точки зрения на него или от ас­пекта егоизучения. Таким образом, элемент — это предел члене­ния системы с точек зрения решения конкретной задачи и постав­леннойцели. Систему можно расчленить на элементы различ­ными способами в зависимостиот формулировки цели и ее<span GOST type B",«sans-serif»;mso-ansi-language:EN-US"> <span GOST type B",«sans-serif»">уточненияв процессе исследования.

<span GOST type B",«sans-serif»">Подсистема.

<span GOST type B",«sans-serif»">Система может быть разделена на элементы не сразу, а последовательнымрасчленением на подсистемы, кото­рые представляют собой компоненты болеекрупные, чем элемен­ты, и в то же время более детальные, чем система в целом.Возможность деления системы на подсистемы связана с вычлене­нием совокупностейвзаимосвязанных элементов, способных вы­полнять относительно независимыефункции, подцели, направ­ленные на достижение общей цели системы. Названием«подси­стема» подчеркивается, что такая часть должна обладать свойст­вамисистемы (в частности, свойством целостности). Этим под­система отличается отпростой группы элементов, для которой не сформулирована подцель и невыполняются свойства целост­ности (для такой группы используется название«компоненты»). Например, подсистемы АСУ, подсистемы пассажирского транс­портакрупного города.

<span GOST type B",«sans-serif»">Структура.

<span GOST type B",«sans-serif»"> Это понятиепроисходит от латинского слова<span GOST type B",«sans-serif»;mso-ansi-language: EN-US"> stru­cture,<span GOST type B",«sans-serif»"> означающего строение,расположение, порядок. Структу­ра отражаетнаиболее существенные взаимоотношения между элементами и их группами (компонентами, подсистемами), кото­рые мало меняютсяпри изменениях в системе и обеспечивают существование системы и ее основныхсвойств. Структура <span GOST type B",«sans-serif»;mso-ansi-language:EN-US">-<span GOST type B",«sans-serif»">это совокупность элементов и связей между ними. Структура может бытьпредставлена графически, в виде теоретико-множественных описаний, матриц,графов и других языков моделирования струк­тур.

<span GOST type B",«sans-serif»">Структуручасто представляют в виде иерархии. Иерархия

<span GOST type B",«sans-serif»;mso-ansi-language:EN-US">-<span GOST type B",«sans-serif»">это упорядоченность компонентов по степени важности (многоступенчатость,служебная лестница). Между уровнями иерархи­ческой структуры могут существоватьвзаимоотношения строго­го подчинения компонентов (узлов) нижележащего уровняодно­му из компонентов вышележащего уровня, т. е. отношения так называемогодревовидного порядка. Такие иерархии называют сильными или иерархиями типа «дерева». Они имеют ряд особен­ностей,делающих их удобным средством представления систем управления. Однако могутбыть связи и в пределах одного уров­ня иерархии. Один и тот же узел нижележащегоуровня может быть одновременно подчинен нескольким узлам вышележащего уровня.Такие структуры называют иерархическимиструктурами со слабыми связями. Между уровнями иерархической структуры могутсуществовать и более сложные взаимоотношения, напри­мер, типа «страт», «слоев»,«эшелонов», которые детально рас­смотрены в [6]. Примеры иерархическихструктур: энергетические системы, АСУ, государственный аппарат.

<span GOST type B",«sans-serif»">Связь.

<span GOST type B",«sans-serif»"> Понятие«связь» входит в любое определение системы наряду с понятием «элемент» и обеспечиваетвозникновение и со­хранение структуры и целостных свойств системы. Это понятиехарактеризует одновременно и строение (статику), и функциони­рование (динамику)системы.

<span GOST type B",«sans-serif»">Связьхарактеризуется направлением, силой и характером (или видом). По первым двумпризнакам связи можно разделить на направленные и ненаправленные, сильные ислабые, а по характеру — на связи подчинения, генетические, равноправные (илибезразличные), связи управления. Связи можно разделить также по меступриложения (внутренние и внешние), по направленностипроцессов в системе в целом или в отдельных ее подсистемах (прямые и обратные).Связи в конкретных системах могут быть одновременно охарактеризованынесколькими из названных признаков.

Важную роль в системах играет понятие «обратной связи».Это понятие, легко иллюстрируемое на примерах технических устройств, не всегдаможно применить в организационных систе­мах. Исследованию этого понятия большоевнимание уделяется в кибернетике, в которой изучается возможность перенесениямеханизмов обратной связи, характерных для объектов одной физической природы,на объекты другой природы. Обратная связь является основой саморегулирования иразвития систем, приспособления их к изменяющимся условиям существования.

<span GOST type B",«sans-serif»">Состояние.

<span GOST type B",«sans-serif»"> Понятием«состояние» обычно характеризуют мгно­венную фотографию, «срез» системы,остановку в ее развитии. Его определяют либо через входные воздействия ивыходные сигналы (результаты), либо через макропараметры, макросвойст­васистемы (например, давление, скорость, ускорение — для фи­зических систем;производительность, себестоимость продукции, прибыль — для экономических систем).

<span GOST type B",«sans-serif»">Более полносостояние можно определить, если рассмотреть элементы

e<span GOST type B",«sans-serif»">(или компоненты, функциональные блоки), определя­ющие состояние, учесть, что«входы» можно разделить на упра­вляющие uи возмущающие х (неконтролируемые) ичто «выхо­ды» (выходные результаты, сигналы) зависят от e<span GOST type B",«sans-serif»">,<span GOST type B",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">u<span GOST type B",«sans-serif»"> и х, т. е. <span GOST type B",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">zt=f(et,<span GOST type B",«sans-serif»;mso-ansi-language: EN-US"> ut,<span GOST type B",«sans-serif»">х<span GOST type B",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">t<span GOST type B",«sans-serif»">).<span GOST type B",«sans-serif»">Тогда в зависимости от задачи состояние может быть определено как {e<span GOST type B",«sans-serif»">, <span GOST type B",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">u<span GOST type B",«sans-serif»">},{e<span GOST type B",«sans-serif»">,<span GOST type B",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">u<span GOST type B",«sans-serif»">,<span GOST type B",«sans-serif»;mso-ansi-language: EN-US"> z}<span GOST type B",«sans-serif»"> или {e<span GOST type B",«sans-serif»">, х, и,<span GOST type B",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US"> z}.<span GOST type B",«sans-serif»">

<span GOST type B",«sans-serif»">Такимобразом, состояние

<span GOST type B",«sans-serif»;mso-ansi-language: EN-US">-<span GOST type B",«sans-serif»"> это множество существенных свойств,которыми система обладает в данный момент времени.

<span GOST type B",«sans-serif»">Поведение.

<span GOST type B",«sans-serif»"> Если системаспособна переходить из одного со­стояния в другое (например,<span GOST type B",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US"> z1-z2-z3),<span GOST type B",«sans-serif»">то говорят, что она обладает поведением. Этим понятием пользуются, когда неиз­вестнызакономерности переходов из одного состояния в другое. Тогда говорят, чтосистема обладает каким-то поведением и вы­ясняют его закономерности. С учетомвведенных выше обозначе­ний поведение можно представить как функцию<span GOST type B",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US"> zt=f(zt-1, xt,<span GOST type B",«sans-serif»"> и<span GOST type B",«sans-serif»;mso-ansi-language: EN-US">t<span GOST type B",«sans-serif»">).<span GOST type B",«sans-serif»">

<span GOST type B",«sans-serif»">Внешняя среда.

<span GOST type B",«sans-serif»">Под внешней средой понимается множество элементов, которые не входят в систему,но изменение их состо­яния вызывает изменение поведения системы.

<span GOST type B",«sans-serif»">Модель.

<span GOST type B",«sans-serif»"> Под модельюсистемы понимается описание систе­мы, отображающее определенную группу еесвойств. Углубление описания — детализация модели. Создание модели системы по­зволяетпредсказывать ее поведение в определенном диапазоне<span GOST type B",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US"> <span GOST type B",«sans-serif»">условий.

<span GOST type B",«sans-serif»">Модель функционирования

<span GOST type B",«sans-serif»">(поведения) системы <span GOST type B",«sans-serif»;mso-ansi-language:EN-US">-<span GOST type B",«sans-serif»">это мо­дель, предсказывающая изменение состояния системы во време­ни, например:натурные (аналоговые), электрические, машинные на ЭВМ и др.

<span GOST type B",«sans-serif»">Равновесие

<span GOST type B",«sans-serif»"> — этоспособность системы в отсутствие внешних возмущающих воздействий (или припостоянных воздействиях) сохранить свое состояние сколь угодно долго.

<span GOST type B",«sans-serif»">Устойчивость.

<span GOST type B",«sans-serif»"> Подустойчивостью понимается способность системы возвращаться в состояниеравновесия после того, как она была из этого состояния выведена под влияниемвнешних возмущающих воздействий. Эта способность обычно присуща системам припостоянном <span GOST type B",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">ut<span GOST type B",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">,<span GOST type B",«sans-serif»"> если только отклонения не превы­шаютнекоторого предела.

<span GOST type B",«sans-serif»">Состояниеравновесия, в которое система способна возвра­щаться, по аналогии стехническими устройствами называют ус­тойчивымсостоянием равновесия. Равновесие и устойчивость в экономических иорганизационных системах

<span GOST type B",«sans-serif»;mso-ansi-language: EN-US">-<span GOST type B",«sans-serif»"> гораздо более сложные понятия, чем втехнике, и до недавнего времени ими пользовались только для некоторогопредварительного описа­тельного представления о системе. В последнее времяпоявились попытки формализованного отображения этих процессов и в сложныхорганизационных системах, помогающие выявлять па­раметры, влияющие на их протеканиеи взаимосвязь.

<span GOST type B",«sans-serif»">Развитие.

<span GOST type B",«sans-serif»"> Исследованиюпроцесса развития, соотношения процессов развития и устойчивости, изучениюмеханизмов, лежа­щих в их основе, уделяют в кибернетике и теории систем большоевнимание. Понятие развития помогает объяснить сложные тер­модинамические иинформационные процессы в природе и обще­стве.

<span GOST type B",«sans-serif»">Цель.

<span GOST type B",«sans-serif»"> Применениепонятия «цель» и связанных с ним понятий целенаправленности, целеустремленности,целесообразности сде­рживается трудностью их однозначного толкования в конкрет­ныхусловиях. Это связано с тем, что процесс целеобразования и соответствующий емупроцесс обоснования целей в организаци­онных системах весьма сложен и не до концаизучен. Его ис­следованию большое внимание уделяется в психологии, филосо­фии,кибернетике. В Большой Советской Энциклопедии цель определяется как «заранеемыслимый результат сознательной деятельности человека». В практическихприменениях цель — это идеальноеустремление, которое позволяет коллективу увидеть перспективы или реальныевозможности, обеспечивающие свое­временность завершения очередного этапа напути к идеальным устремлениям.

<span GOST type B",«sans-serif»">В настоящеевремя в связи с усилением программно-целевых принципов в планированииисследованию закономерностей це­леобразования и представления целей вконкретных условиях уделяется все больше внимания. Например: энергетическая про­грамма,продовольственная программа, жилищная программа, программа перехода к рыночнойэкономике

<span GOST type B",«sans-serif»;mso-ansi-language:EN-US">.

Классификация систем

<span GOST type B",«sans-serif»">Системыразделяются на классы по различным признакам, и в зависимости от решаемойзадачи можно выбрать разные принци­пы классификации. При этом систему можноохарактеризовать одним или несколькими признаками.

<span GOST type B",«sans-serif»">Системыклассифицируются следующим образом:

<span GOST type B",«sans-serif»">по видуотображаемого объекта -

<span GOST type B",«sans-serif»;mso-ansi-language:EN-US"> <span GOST type B",«sans-serif»">технические,биоло­гические и др.;

<span GOST type B",«sans-serif»">по видунаучного направления — математические, физи­ческие, химические и т. п.;

<span GOST type B",«sans-serif»">по видуформализованного аппарата представления системы — детерминированные и стохастические;

<span GOST type B",«sans-serif»">по типуцелеустремленности — открытые и закрытые;

<span GOST type B",«sans-serif»">по сложностиструктуры и поведения — простые и сложные;

<span GOST type B",«sans-serif»">по степениорганизованности

<span GOST type B",«sans-serif»;mso-ansi-language:EN-US"> <span GOST type B",«sans-serif»">-хорошо организован­ные, плохо организованные (диффузные), самоорганизующиесясистемы.

<span GOST type B",«sans-serif»">Рассмотримподробно два последних вида классификации систем.

<span GOST type B",«sans-serif»">Хорошо организованные системы.

<span GOST type B",«sans-serif»">Представить анализируемый объект или процесс в виде «хорошо организованнойсистемы» означает определить элементы системы, их взаимосвязь, правилаобъединения в более крупные компоненты, т. е. определить связи между всеми компонентамии целями системы, с точки зрения которых рассматривается объект или радидостижения которых создается система. Проблемная ситуация может быть описана ввиде математического выражения, связывающего цель со сред­ствами, т. е. в видекритерия эффективности, критерия функци­онирования системы, который может бытьпредставлен сложным уравнением или системой уравнений. Решение задачи при пред­ставленииее в виде хорошо организованной системы осуществ­ляется аналитическими методамиформализованного представле­ния системы.

<span GOST type B",«sans-serif»">Примерыхорошо организованных систем: солнечная система, описывающая наиболеесущественные закономерности движения планет вокруг Солнца; отображение атома ввиде планетарной системы, состоящей из ядра и электронов; описание работысложного электронного устройства с помощью системы уравне­ний, учитывающейособенности условий его работы (наличие шумов, нестабильности источников питанияи т. п.).

<span GOST type B",«sans-serif»">Дляотображения объекта в виде хорошо организованной системы необходимо выделятьсущественные и не учитывать относительно несущественные для данной целирассмотрения компоненты: например, при рассмотрении солнечной системы не

<span GOST type B",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US"> <span GOST type B",«sans-serif»">учитывать метеориты, астероиды идругие мелкие по сравнению с ранетами элементы межпланетного пространства.

<span GOST type B",«sans-serif»">Описаниеобъекта в виде хорошо организованной системы применяется в тех случаях, когдаможно предложить детермини­рованное описание и экспериментально доказатьправомерность его применения, адекватность модели реальному процессу. По­пыткиприменить класс хорошо организованных систем для представления сложныхмногокомпонентных объектов или мно­гокритериальных задач плохо удаются: онитребуют недопусти­мо больших затрат времени, практически нереализуемы и неадек­ватныприменяемым моделям.

<span GOST type B",«sans-serif»">Плохо организованные

<span GOST type B",«sans-serif»">системы. При представлении объекта ввиде «плохо организованной или диффузной системы» не ста­вится задачаопределить все учитываемые компоненты, их свой­ства и связи между ними и целямисистемы. Система харак­теризуется некоторым набором макропараметров и закономер­ностями,которые находятся на основе исследования не всего объекта или класса явлений, ана основе определенной с помощью некоторых правил выборки компонентов, характеризующихисследуемый объект или процесс. На основе такого выборочного исследованияполучают характеристики или закономерности (статистические, экономические) ираспространяют их на всю систему в целом. При этом делаются соответствующиеоговорки. Например, при получении статистических закономерностей их распространяютна поведение всей системы с некоторой довери­тельной вероятностью.

<span GOST type B",«sans-serif»">Подход котображению объектов в виде диффузных систем широко применяется при: описаниисистем массового обслужива­ния, определении численности штатов на предприятияхи учреж­дениях, исследовании документальных потоков информации в си­стемахуправления и т. д.

<span GOST type B",«sans-serif»">Самоорганизующиеся системы.

<span GOST type B",«sans-serif»">Отображение объекта в виде самоорганизующейся системы — это подход, позволяющийис­следовать наименее изученные объекты и процессы. Самооргани­зующиеся системыобладают признаками диффузных систем: стохастичностью поведения, нестационарностьюотдельных па­раметров и процессов. К этому добавляются такие признаки, какнепредсказуемость поведения; способность адаптироваться к из­меняющимсяусловиям среды, изменять структуру при взаимо­действии системы со средой,сохраняя при этом свойства целост­ности; способность формировать возможныеварианты поведе­ния и выбирать из них наилучший и др. Иногда этот классразбивают на подклассы, выделяя адаптивные или самоприс­посабливающиесясистемы, самовосстанавливающиеся, самовос­производящиеся и другие подклассы,соответствующие различ­ным свойствам развивающихся систем.

<span GOST type B",«sans-serif»">Примеры:биологические организации, коллективное поведение

<span GOST type B",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US"> <span GOST type B",«sans-serif»">людей, организация управления науровне предприятия, отрасли, государства в целом, т. е. в тех системах, гдеобязательно имеется человеческий фактор.

<span GOST type B",«sans-serif»">Приприменении отображения объекта в виде самоорганизу­ющейся системы задачиопределения целей и выбора средств, как правило, разделяются. При этом задачавыбора целей может быть, в свою очередь, описана в виде самоорганизующейсясисте­мы, т. е. структура функциональной части АСУ, структура целей, планаможет разбиваться так же, как и структура обеспечива­ющей части АСУ (комплекстехнических средств АСУ) или ор­ганизационная структура системы управления.

<span GOST type B",«sans-serif»">Большинствопримеров применения системного анализа ос­новано на представлении объектов ввиде самоорганизующихся систем.

<span GOST type B",«sans-serif»">Определение большое системы.

<span GOST type B",«sans-serif»">Существует ряд подходов к разделению систем по сложности. В частности, Г. Н.Поваров в зависимости от числаэлементов, входящих в систему, выделяет четыре класса систем: малые системы(10…103 элементов), слож­ные<span GOST type B",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US"> (103…1O7<span GOST type B",«sans-serif»">элементов), ультрасложные (107...1030 элементов),суперсистемы (1030...10200 элементов). Так как понятиеэлемента возникает относительно задачи и цели исследования системы, то и данноеопределение сложности является относительным, а не абсолютным.

<span GOST type B",«sans-serif»">Английскийкибернетик С. Бир классифицирует все кибер­нетические системы на простые исложные в зависимости от способа описания: детерминированного илитеоретико-вероят­ностного. А. И. Берг определяет сложную систему как систему,которую можно описать не менее чем на двух различных мате­матических языках(например, с помощью теории дифференци­альных уравнений и алгебры Буля).

<span GOST type B",«sans-serif»">Очень частосложными системами называют системы, кото­рые нельзя корректно описатьматематически, либо потому, что в системе имеется очень большое числоэлементов, неизвестным образом связанных друг с другом, либо неизвестна природаявлений, протекающих в системе. Все это свидетельствует об отсутствии единогоопределения сложности системы.

При разработке сложныхсистем возникают проблемы, от­носящиеся не только к свойствам их составляющихэлементов и подсистем, но также к закономерностям функционирования системы вцелом. При этом появляется широкий круг специфи­ческих задач, таких, как определениеобщей структуры системы; организация взаимодействия между элементами иподсистемами; учет влияния внешней среды; выбор оптимальных режимов функ­ционированиясистемы; оптимальное управление системой и др.

<span GOST type B",«sans-serif»">Чем сложнеесистема, тем большее внимание уделяется этим вопросам. Математической базойисследования сложных систем является теория систем. В теории систем большой системой

<span GOST type B",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US"> <span GOST type B",«sans-serif»">(сложной,системой большого масштаба.<span GOST type B",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US"> Large Scale Systems) <span GOST type B",«sans-serif»">называют систему, если она состоит из большогочисла взаимо­связанных и взаимодействующих между собой элементов и спосо­бнавыполнять сложную функцию.<span GOST type B",«sans-serif»">

Четкой границы, отделяющей простые системы отбольших, нет. Деление это условное и возникло из-за появления систем, имеющих всвоем составе совокупность подсистем с наличием функциональной избыточности.Простая система может нахо­диться только в двух состояниях: состоянииработоспособности (исправном) и состоянии отказа (неисправном). При отказе эле­ментапростая система либо полностью прекращает выполнение своей функции, либопродолжает ее выполнение в полном объ­еме, если отказавший элементрезервирован. Большая система при отказе отдельных элементов и даже целыхподсистем не всегда теряет работоспособность, зачастую только снижаются характеристикиее эффективности. Это свойство больших систем обусловлено их функциональнойизбыточностью и, в свою оче­редь, затрудняет формулировку понятия «отказ»системы.

<span GOST type B",«sans-serif»">Под большой системой понимается совокупностьматериаль­ных ресурсов, средств сбора, передачи и обработки информации, людей-операторов,занятых на обслуживании этих средств, и лю­дей-руководителей, облеченныхнадлежащими правами и ответ­ственностью для принятия решений. Материальныересурсы — это сырье, материалы, полуфабрикаты, денежные средства, раз­личныевиды энергии, станки, оборудование, люди, занятые на выпуске продукции, и т. д.Все указанные элементы ресурсов объединены с помощью некоторой системы связей,которые по заданным правилам определяют процесс взаимодействия между элементамидля достижения общей цели или группы целей.

Примеры больших систем: информационная система;пасса­жирский транспорт крупного города; производственный процесс;

<span GOST type B",«sans-serif»">система управления полетом крупногоаэродрома; энергетичес­кая система и др.

<span GOST type B",«sans-serif»">Характерные особенности больших систем.

<span GOST type B",«sans-serif»">Кним относятся:

<span GOST type B",«sans-serif»">большое числоэлементов в системе (сложность системы);

<span GOST type B",«sans-serif»">взаимосвязь ивзаимодействие между элементами;

<span GOST type B",«sans-serif»">иерархичностьструктуры управления;

обязательное наличие человека в контуре управления,на ко­торого возлагается часть наиболее ответственных функций упра­вления.

<span GOST type B",«sans-serif»">Сложность системы

<span GOST type B",«sans-serif»">.Пусть имеется совокупность из п эле­ментов.Если они изолированы, не связаны между собой, то эти п элементов еще не являются системой. Для изучения этой сово­купностидостаточно провести не более чем писследований. В общем случае в системе связь элемента А с элементом Б не эк­вивалентнасвязи элемента Б с элементом А, и поэтому необхо­димо рассматривать п(п-1) связей. Если характеризоватьсостояние каждой связи наличием или отсутствием в данный момент, то общее числосостояний (для такого самого простого поведе­ния) системы будет равно 2n(n-1).Даже при небольших п для большихсистем (БС) это фантастическое число. Например, пусть п= 10. Число связей <span GOST type B",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">n<span GOST type B",«sans-serif»">(n-1)=90. Число состояний <span GOST type B",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">290<span GOST type B",«sans-serif»">=l,3*1027.Поэтому изучение БС путем непосредственного обследования ее состоянийоказывается весьма громоздким. Следовательно, необ­ходимо использовать ЭВМ иразрабатывать методы, позволяю­щие сократить число обследуемых состояний БС.Сокращение чис­ла состояний БС <span GOST type B",«sans-serif»;mso-ansi-language: EN-US">-<span GOST type B",«sans-serif»"> первый шаг в формальном описании систем.

<span GOST type B",«sans-serif»">Взаимосвязь и взаимодействие между элементами в БС.

<span GOST type B",«sans-serif»">Разделение системы на элементы и подсистемы может быть произведено различнымиспособами. Элементом системы будем называть совокупность различных техническихсредств и людей, которые при данном исследовании рассматриваются как однонеделимое целое.

Расчленение системы на элементы — второй шаг при фор­мальномописании системы. Внутренняя структура элемента при этом не является предметомисследования. Имеют значение толь­ко свойства, определяющие его взаимодействиес другими элеме­нтами системы и оказывающие влияние на характер системы вцелом.

Формально любая совокупность элементов системы вместесо связями между ними может рассматриваться как ее подсистема. Использованиеэтого понятия оказывается особенно плодотвор­ным в тех случаях, когда вкачестве подсистем фигурируют некоторые более или менее самостоятельнофункционирующие части системы.

В системе управления полетом самолета можно выделитьследующие подсистемы:

<span GOST type B",«sans-serif»">системудальнего обнаружения и управления;

<span GOST type B",«sans-serif»">системумногоканальной дальней связи;

<span GOST type B",«sans-serif»">многоканальнуюсистему слепой посадки и взлета самолета;

<span GOST type B",«sans-serif»">системудиспетчеризации;

<span GOST type B",«sans-serif»">бортовуюаппаратуру самолета.

<span GOST type B",«sans-serif»;mso-ansi-language:EN-US">

Подсистемы БС сами могут быть большими системами,кото­рые легко расчленить на соответствующие подсистемы. Так, большую систему«Городской пассажирский транспорт» по ви­дам транспорта можно расчленить наподсистемы: троллейбусы, автобусы, трамвай, метрополитен, такси. Каждая из этихподси­стем, в свою очередь, является БС. Так, таксомоторное хозяйство состоитиз: сотен (тысяч) автомобилей и шоферов, нескольких автопарков, средствтехнического обслуживания и управления.

Выделение подсистем — третий важный шаг приформальном описании БС.

<span GOST type B",«sans-serif»">Иерархичность структуры управления

<span GOST type B",«sans-serif»">.Управление в БС может быть централизованным и децентрализованным. Централизованное управление
еще рефераты
Еще работы по теории систем управления