1.3.3Состояние системы и процессы в системе

Введем понятия состояния и процесса в системе. Для этого сначала рассмотрим некоторый выделенный элемент. Что с ним может произойти? Он может быть помещен в систему, исключен из системы, перемещен в ней с одного места да другое. Кроме того, могут быть изменены его связи. Все эти ситуации относятся к изменению структуры системы.

Но возможны преобразования другого рода. Любой элемент обладает рядом свойств, характеристик, которые тоже могут меняться в процессе рассмотрения системы. Вследствие этого могут измениться свойства, характеристики группы элементов, модуля и системы целиком.

Зафиксируем все значения характеристик в системе, важных для целей рассмотрения. Такую ситуацию назовем состоянием системы.

Пусть теперь хотя бы одна такая характеристика изменилась. Это будет новое состояние системы. Аналогично можно рассмотреть третье – и т.д. – состояния, т.е. их набор. Но набор состояний – это еще не процесс. Пусть выбран некоторый физический параметр (чаще всего время) – такой, что различные состояния соответствуют разным его значениям.

Процессом назовем набор состояний системы, соответствующий упорядоченному непрерывному или дискретному изменению параметра, определяющего характеристики (свойства) системы.

Процесс движения (изменения) системы во времени называют динамикой системы. Параметрами процесса могут также выступать температура, давление, другие физические величины. В качестве параметра иногда выступают линейные и угловые координаты (пример: процесс изменения атмосферы с высотой) и даже скорости. Однако более типично отнесение этих величин к характеристикам системы, которые сами зависят, например, от времени.

Процессы в системе могут играть различную роль. В системе автоматизированного проектирования процесс проектирования как движение от технического задания до рабочих чертежей является основной функцией системы. И в целом функционирование сложной системы обычно является процессом. Однако в том же проектировании необходимо учитывать целый ряд внутренних процессов: если что-то двигается, то уравнения движения; если идут химические превращения, то ход реакции. Таким образом, типичен учет процессов в системе как способ получения зависимостей выходов от входов в модулях разных иерархических уровней. При этом неважно, способствует ли в целом данный процесс выполнению системой ее функции или препятствует этому. К последнему случаю относятся, например, процессы износа, старения, а также действия противоположной стороны в игровых ситуациях.

1.3.4Целенаправленные системы и управление

Обсудим теперь понятия, связанные с постановкой перед системой некоторой сформулированной цели. Системы при этом называют целенаправленными, такими будут искусственные системы.

Понятие цели системы определим как задачу получения желаемого выходного воздействия или достижения желаемого состояния системы. Двоякая трактовка цели – через выходное воздействие или через состояние системы – очень удобна в приложениях.

Выбор глобальной цели для системы влечет необходимость:

1. формулировки локальных целей, стоящих перед элементами системы и группами элементов;

2. целенаправленного вмешательства в функционирование системы.

Обе операции тесно связаны, хотя с точки зрения практики сначала разбивают глобальную цель на ряд локальных, а потом ищут пути достижения локальных целей.

Набор локальных целей, как правило, сам имеет иерархическое многоуровневое строение и в той или иной степени соответствует общей иерархии в системе. В этом случае понятие «локальные цели» есть собирательный термин для целей всех иерархических уровней; для любой из них можно указать, в какую цель более высокого уровня она входит и (кроме целей самого низшего уровня) на что она дробится сама.

При модульном строении системы локальные цели выступают как требования к выходам модулей. Именно продуманные требования на выходы согласовывают модули так, что состоящая из них система выполняет глобальную цель. Таким образом, локальные цели выступают важным регулятором организации частей и элементов в целенаправленную систему, а их согласование направляет проводимые в системе изменения в единое русло.

Заметим, что согласование обычно является сложной, плохо формализуемой процедурой. При этом конкретная локальная цель может получаться такой, что затруднит выполнение соседней цели, и лишь компромисс между ними даст продвижение к глобальной цели.