 |
Раздел 2. Системный анализ и моделирование систем и процессов
|
|
|
|
2.1 Понятие систем и системного анализа
2.1.1 Понятие системы
Термин и понятие «система» является искусственно введенным понятием, служащим для представления достаточно сложных объектов и используемое в целях их более качественного исследования и совершенствования.
В настоящее время отсутствует единственное общерпинятое определение системы:
«Комплекс элементов, находящихся во взаимодействии» (Л. Берталанфи);
«Множество элементов с соотношением между ними и между их атрибутами (Холл А., Фейдшин Р.)»;
«Совокупность элементов, организованных таким образом, что изменения, исключения или введение нового элемента закономерно отражаются на остальных элементах» (Топоров В.Н.);
«Взаимосвязь самых различных элементов», «все состоящее из связанных друг с другом частей» (С. Бир);
«Отображение входов и состояний объекта в выходных объекта» (М. Месарович)
Система (греч.- «составленное из частей», «соединение» от «соединяю») - объективное единство закономерно связанных друг с другом предметов, явлений, а также знаний о природе и обществе.
Другими словами, под системой понимается такая совокупность элементов, объединенных общими ресурсами, связями, функциональной средой и целью существования, которая обладает свойствами, отсутствующими у отдельных элементов [1,3,6].
Элементы - условно неделимые и самостоятельно функционирующие части системы.
В некоторых системах, помимо элементов, иногда выделяют их компоненты (подсистемы), под которыми подразумевают совокупности относительно однородных элементов, объединенных общими функцией и ресурсом. Компоненты вводятся для упрощения описания процесса функционирования человеко-машинной системы в целом, поскольку образующие ее люди, используемая техника и окружающая их среда могут считаться подсистемами более низкого уровня. Примером может служить современный компьютер, компонентами которого служит большое число практически одинаковых и параллельно работающих электронно - вычислительных машин. Основными же подсистемами и элементами последних могут считаться, допустим, процессор и отдельная микросхема. Другую, чрезвычайно сложную систему представляет, например, сама техносфера, а также составляющие ее человеко-машинные системы.
|
|
|
Характер взаимодействия между подсистемами играет важную роль,поэтому наиболее важной характеристикой системы считается ее структура - множество тех связей и элементов, которые играют наиболее важное значение при обеспечение энерго - массо - и информационного обмена не только внутри самой системы, но и между нею и окружающей ее средой.
Другими, также важными характеристиками, является функциональная среда системы и состояние, которое они занимают в каждый момент времени, определяемое всей совокупностью ее существенных свойств на данный момент их проявления.
Для того, чтобы выделить систему из среды необходимо соблюдать некоторые правила.
1. Определить границы системы и ее связи с внешней средой
2. Четко сформулировать функцию системы и в соответствии с ней проверить систему на полноту элементов, целостность, единство с позиции ее функционирования, и, в конечном счете - достижения желаемой цели (чтоб отсутствовали лишние, дублирующие, несовместимые либо недостающие элементы или связи).
3. Построить структуру системы, понимая при этом, что функция системы может реализоваться различными структурами.
4. Определить внутренние законы, по которым система существует и развивается. При этом система должна пониматься в развитии и движении. Должна быть установлена связь законов функционирования внутри системы с законами функционирования системного окружения (среды и надсистемы) [1,4,7].
|
|
|
2.1.2 Классификация систем
Полной классификации систем в настоящее время нет, более того, не выработаны окончательно ее принципы. Разные авторы предлагают разные принципы классификации, а сходным по смыслу - дают разные названия.
Одна из возможных классификаций систем приведена на рис. 1.1.
Рис. 2.1 Классификация систем
В соответствии с рис. 1.1 с истемы бывают гомогенные, или однородные, и гетерогенные (разнородные), а также смешанного типа.
В гомогенных системах структурные элементы однородны, т. е. обладают одинаковыми свойствами, их элементы взаимозаменяемы (жидкости, газы, популяции организмов).
Гетерогенные системы состоят из разнородных элементов, не обладающих свойством взаимозаменяемости (техносфера).
По сложности систем они могут разделяться на три группы: простые - 4.1, сложные - 4.2 и большие - 4.3. Отличными свойствами сложных и больших считаются:
а) уникальность;
б) многоступенчатость, иерархичность;
в)случайный характер функционирования и реагирования на воздействие факторов;
г) многокритериальность оценки состояния;
д) слабая структурированность и разнородность образующих их частей.
Главным отличительным свойством большой системы служит ее размер, не позволяющий провести исследование системы без предварительной декомпозиции (расчленения на компоненты) с последующим укрупнением.
Еще один вариант классификации – классификация действующих систем, которые способны совершать операции, работы, процедуры, обеспечивать заданное выполнение технологических процессов, действуя по программам, задаваемым человеком.
1. Технические системы - материальные системы, которые решают задачи по составленным человеком программам; сам человек при этом не является элементом таких систем (автомобиль, холодильник, компьютер).
2. Эргатические системы - это система, составным элементом которой является человек-оператор (шофер за рулем автомобиля, рабочий, вытачивающий деталь на токарном станке).
3.Технологические системы - это совокупность операций (процессов) в достижении некоторых целей. Структура такой системы определяется набором методов, методик, рецептов, регламентов, правил и норм. Элементами формальной технологической системы будут операции (действия) или процессы (рецепт блюда, в котором указаны основные параметры приготовления – количество продуктом, температура, продолжительность, но отсутствуют требования, например, к виду кастрюли или плиты).
|
|
|
4. Технологическая система более гибкая, чем техническая: минимальными преобразованиями ее можно переориентировать на производство других объектов, либо на получение других свойств последних.
(производство бумаги, изготовление автомобиля, оформление командировки, получение денег в банкомате).
4. Экономическая система - что система отношений (процессов), складывающихся в экономике.
5. Социальная система - совокупность мероприятий, направленных на социальное развитие жизни людей (улучшение социально-экономических и производственных условий труда, усиление его творческого характера, улучшение жизни работников, улучшение жилищных условий).
6. Организационная система - совокупность элементов, обеспечивающих координацию действий, правильное функционирование и развитие основных функциональных элементов объекта. Связи в такой системе основаны на информации и определяются различными нормативными документами.
7. Система управления. Содержит два главных элемента: управляемую подсистему (объект управления) и управляющую подсистему (осуществляющую функцию управления) [4,6,8].
Классификация систем по сложности.
Не выделяется четкой границы между простыми и сложными системами, разные авторы предлагают различные классификации сложных систем. Например, признаком простой системы считают небольшой объем информации, требуемый для ее успешного управления. Системы, в которых не хватает информации для эффективного управления, считают сложными.
Г.Н. Поваров оценивает сложность систем в зависимости от числа элементов, входящих в систему:
- малые системы (10-103 элементов);
- сложные (104-106);
- ультрасложные (107-1030 элементов);
- суперсистемы (1030-10200 элементов).
Ю.И. Черняк сложной называет систему, которая строится для решения многоцелевой задачи и отражает объект с разных сторон в нескольких моделях.
Одна из интересных классификаций по уровням сложности предложена К. Боулдингом (таблица 2.1).
Таблица 2.1.
|
|
|
