2. Характеристика объектов моделирования

1. Понятие системного подхода

В основе курса лежат следующие положения:

1. Каждое следствие зависит от всех причин. Следовательно, необходимо применять объективные и достаточно универсальные методы установления причинно-следственных связей.

2. Как правило, все решения многовариантны, при этом противоположности не исключаются, а дополняют друг друга. Поэтому чем полнее множество осознанных альтернативных вариантов решений, тем больше вероятность нахождения среди них наиболее удачного. В связи с этим ни одно из решений не должно исключаться из дальнейшего рассмотрения без достаточно объективных оснований.

3. Возможно все то, что не противоречит здравому смыслу. Поэтому необходимы достаточная профессиональная информированность и широкое применение эвристик (неформальных правил) поиска новых решений, а также использование ретроспективных обзоров, анализа тенденций, прогнозирование перспектив, нахождение аналогий любой степени близости.

4. Никакие улучшения чего бы то ни было не даются даром, и, выигрывая в одном, мы неизбежно проигрываем в другом. Поэтому необходим анализ «эффективность – стоимость», поиск конкуренто-способных, компромиссных, а также наиболее рациональных и, если есть возможность, оптимальных решений.

5. Мир полон случайностей. Поэтому не должны игнорироваться даже маловероятные события, если их появление не ведет к тяжелым последствиям, и, соответственно, следует использовать не только детерминированные (объективные, закономерные, с причинной обусловленностью), но и вероятностные зависимости.

Перечисленным положениям в наибольшей мере соответствует та современная методология исследования и проектирования технических систем, которая используется в форме программно-целевого метода (системного подхода).

В основе системного подхода лежит понятие системы. Мир и любая составляющая его часть могут быть представлены в виде системы.

Система рассматривается как единство системных компонентов: входов, процесса, выходов, управления, ограничений.

Под входами понимаются все причины, под выходами – все следствия.

Каждый выход зависит от всех входов. Под процессом понимается явление, состоящее в превращении всех входов в каждый из выходов.

Системы подразделяются на естественные и искусственные, физические и мысленные. Предметом исследования технических наук являются искусственные физические системы.

Познание (путем анализа) или создание (путем синтеза) искусственных физических систем осуществляется путем построения их информационных моделей, которые являются искусственными концептуальными системами (моделями). Концептуальные системы перерабатывают только информацию.

Созданию искусственных физических систем предшествует процесс проектирования, результатом которого являются информационные модели в виде проектно-конструкторской документации, позволяющей реализовать замысел в материально-вещественной форме. Процессу проектирования предшествует процесс научных исследований.

Для всех искусственных систем цель функционирования задается извне, а также выделяются такие системные компоненты, как управление и ограничения. Для производственных систем цель – это конечный желательный народно-хозяйственный результат. Принимается, что любая искусственная система имеет только два входа: цель и средства. Выходом искусственной системы является результат ее функционирования в материально-вещественной, энергетической или информационной форме. Результатом функционирования производственной системы является продукция, результатом функционирования систем проектирования – проектно-конструкторское решение.

Система – набор функциональных элементов, имеющих данные свойства, и набор обладающих устойчивым характером отношений (в том числе связей) между элементами и их свойствами, являющийся структурой.

Системе свойственна целостность, упорядоченность, организованность. Свойства системы – это следствия, во-первых, ее структуры, во-вторых, свойств всех ее элементов.

Системный подход отличается относительностью точки зрения на систему в том смысле, что, во-первых, одна и та же совокупность объектов может рассматриваться в одном случае как система, в другом – как подсистема или элемент, входящий в состав более крупной системы, во-вторых, в одном объекте могут физически совмещаться компоненты разных систем. Например, то, что для одной системы является входом, для другой будет выходом. Система – объект качественно более высокого уровня, чем элемент, так как система обладает свойствами, которыми не обладает ни один из составляющих ее элементов. Например, производительность – свойство, присущее технологической машине, но не присущее ни одному из ее элементов, которыми являются механизмы.

Системы могут быть связаны или иерархическим порядком, когда каждый процесс подсистемы является частью (подпроцессом) процесса системы (например, производственное объединение – предприятие – цех – участок), или цепным порядком, когда входом каждой последующей системы является выход предыдущей.

Производственные системы состоят из технологических систем.

Средствами производственных систем являются различные ресурсы: средства производства (средства и предметы труда), трудовые ресурсы, время.

Средствами систем расчета и (или) проектирования являются различные факторы, например, структура и конструктивные блоки, характеризуемые наборами параметров.

Соответственно различают задачи структурного и параметрического анализа и синтеза. В этих задачах рассматриваются такие категории, как предметы, свойства и отношения. Каждый предмет описывается набором свойств (величин, координат), а два (или более) предмета могут находиться в отношениях.