Лекция №1. Терминология теории систем.

Вопросы лекции:

Основные понятия, характеризующие строение и функционирование систем.

Литература.

Теория систем и методов системного анализа в управлении и связи. /В.Н.Волкова, В.А.Воронков, А.А.Денисов и др. М.:Радио и связь, 1983, - с.25-34

Денисов А.А., Колесников Ф.Н. Теория больших систем управления: Учебное пособие для вузов.-Л.:Энергоиздат, Ленингр. отдел., 1982, -с.17-18.

 

1. Основные понятия, характеризующие строение и функционирование систем.

 

 

Элемент. - Под элементом принято понимать простейшую неделимую часть системы. Ответ на вопрос, что является такой частью, может быть неоднозначным и зависит от цели рассмотрения объекта как системы, от точки зрения на него или от аспекта его изучения. Т.о., элемент-это предел членения системы с точки зрения поставленной цели. Систему можно расчленить на элементы различными способами в зависимости от формулировки цели и её уточнения в процессе исследования.

Подсистема. Система может быть разделена на элементы не сразу, а последовательным расчленением на подсистемы, которые представляют собой компоненты более крупные, чем элементы, и в то же время более детальные, чем система в целом. Возможность деления системы связана с вычленением совокупностей взаимосвязанных элементов, способных выполнять относительно независимые функции, подцели, направленные на достижение общей цели системы. Названием подсистема подчеркивается, что такая часть должна обладать свойствами системы (в частности, свойством целостности). Этим подсистема отличается от простой группы элементов, для которой не сформулирована подцель и не выполняются свойства целостности (для такой группы используется название компоненты).

Примеры: подсистемы АСУ, подсистемы пассажирского транспорта крупного города.

Структура. Это понятие происходит от латинского слова structure, означающего строение, расположение, порядок. Структура отражает наиболее существенные взаимоотношения между элементами и их группами (компонентами, подсистемами), которые мало меняются при изменениях в системе и обеспечивают существование системы и её основных свойств.

Структура - это совокупность элементов и связей между ними.

Структура может быть представлена графически, в виде теоретико-множественных описаний, в виде матриц, графов и других языков моделирования структур.

Структуру часто представляют в виде иерархии. Иерархия-это упорядоченность компонентов по степени важности («многоступенчатость», «служебная лестница»). Между уровнями иерархической структуры могут существовать взаимоотношения строгого подчинения компонентов (узлов) нижележащего уровня одному из компонентов вышележащего уровня, т.е. отношения так называемого древовидного порядка. Такие иерархии называют сильными или иерархиями типа «дерева». Они имеют ряд особенностей, делающих их удобным средством представления систем управления. Однако могут быть связи и в пределах одного уровня иерархии. Один и тот же узел нижележащего уровня может быть одновременно подчинён нескольким узлам вышележащего уровня. Такие структуры называют иерархическими структурами со слабыми связями. Между уровнями иерархической структуры могут существовать и более сложные взаимоотношения.

Связь. Понятие связь входит в любое определение системы наряду с понятием элемент и обеспечивает возникновение и сохранение структуры и целостных свойств системы. Это понятие характеризует одновременно и строение (статику), и функционирование (динамику) системы.

Связь можно охарактеризовать направлением, силой и характером (или видом). По первым двум признакам связи можно разделить на направленные и ненаправленные, сильные и слабые, а по характеру-связи подчинения, связи генетические, равноправные (или безразличные), связи управления. Связи можно разделить также по месту приложения (внутренние и внешние), по направленности процессов в системе в целом или в отдельных ее подсистемах (прямые и обратные). Связи в конкретных системах могут быть одновременно охарактеризованы несколькими из названных признаков.

Очень важную роль в системах играет понятие обратной связи.

Это понятие, легко иллюстрируемое на примерах технических устройств, не всегда можно применить в организационных системах. Исследованию этого понятия большое внимание уделяется в кибернетике, в которой изучается возможность перенесения механизмов обратной связи, характерных для объектов одной физической природы, на объекты другой природы. Обратная связь является основой саморегулирования и развития систем, приспособления их к изменяющимся условиям существования.

Состояние. Понятием состояния обычно характеризуют мгновенную фотографию, «срез» системы, остановку и её развитии. Его определяют либо через входные воздействия и входные сигналы (результаты), либо через макропараметры, макросвойства системы (например, давление, скорость, ускорение-для физических систем; производительность, себестоимость продукции, прибыль-для экономических систем).

Более полно состояние можно определить, если рассмотреть элементы (или компоненты, функциональные блоки), определяющие состояние, ε, учесть, что «входы» можно разделить на управляющие U и возмущающие x (неконтролируемые) и что “выходы” (выходные результаты, сигналы) зависят от e, U и х, т.е..

Тогда в зависимости от задачи состояние может быть определено как {e, U }, {e, U, Z }или {e, X,U,Z }.

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

Поведение. Если система способна переходить из одного состояния в другое (например

то говорят, что она обладает поведением. Этим понятием пользуются, когда неизвестны закономерности переходов из одного состояния в другое. Тогда говорят, что система обладает каким-то поведением и выясняют его закономерности. С учетом введенных выше обозначений поведение можно представить как функцию

Внешняя среда - это множество элементов, которые не входят в систему, но изменение их состояния вызывает изменение поведения системы.

Модель. Под моделью системы понимается описание системы, отображающее определенную группу её свойств. Углубление описания- детализация модели. Создание модели системы позволяет предсказывать её поведение в определённом диапазоне условий. Модель функционирования (поведения) системы- это модель, предсказывающая изменение состояния системы во времени.

Примеры моделей: натурные (аналоговые), электрические, машинные на ЭВМ и другие.

Равновесие. Понятие равновесия определяют как способность системы в отсутствии внешних возмущающих воздействий (или при постоянных воздействиях) сохранить свое состояние сколь угодно долго.

Устойчивость. Способность систесы возвращаться в состояние равновесия после того, как она была из этого состояния выведена под влиянием внешних воздействий, называют устойчивостью. Эта способность обычно присуща системам при постоянном Ut если только отклонения не привышают некоторого предела.

Состояние равновесия, в которое система способна возвращаться, по аналогии с техническими устройствами называют устойчивым состоянием равновесия. Равновесие и устойчивость в экономических и организационных системах- гораздо более сложные понятия, чем в технике, и до недавнего времени ими пользовались только для некоторого предварительного описательного представления о системе. В последнее время появились попытки формализованного отображения этих процессов и в сложных организационных системах, помогающие выявлять параметры, влияющие на их протекание и взаимосвязь.

Развитие. Исследование процесса развития, соотношения процессов развития и устойчивости, изучению механизмов, лежащих в их основе, уделяют в кибернетике и теории систем большое внимание. Понятие развития помогает объяснить сложные термодинамические и информацион-

ные процессы в природе и обществе.

Цель. Применение понятия цель и связанных с ним понятий целенапра-вленности, целеустремлённости, целесообразности сдерживается трудностью их однозначного толкования в конкретных условиях. Это связано с тем, что процесс целеобразования и соответствующий ему процесс обоснования целей в организационных системах весьма сложен и не до конца изучен. Его иследованию большое внимание уделяется в психологии, философии, кибернетике. В практических применениях цель– это идеальное устремление, которое позволяет коллективу увидеть перспективы, или реальные возможности, обеспечивающие своевременность завершения очередного этапа на пути к идеальным устремлениям.

В настоящее время в связи с усилением программно-целевых принципов в планировании исследованию закономерностей целеобразования и представления целей в конкретных условиях уделяется все больше внимания.

 

Лекция №2. Закономерности и классификация систем.

 

Вопросы лекции:

Закономерности систем.

Классификация систем.

Литература.