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