1.6.1. Модель типа «черный ящик»

Рассмотрим модель «черный ящик». Это модель системы, в которой ничего не известно о внутреннем устройстве системы, а известны лишь входные воздействия на нее из внешней среды, а также выходные сигналы, которые выходят из системы и направлены во внешнюю среду, в которой эта система функционирует (рис. 1.22).

Рис. 1.22. Модель типа «черный ящик»

Модель «черный ящик» отображает как минимум два свойства: 1. Целостность системы (система предстает как нечто целое, не разрозненное на части).

2. Обособленность системы от среды (это не изолированность, а

возможность провести границу между системой и средой).

Выходные (экзогенные) переменные в графической модели соответствуют слову «цель» в определении системы 1.6.1. Входные (эндогенные) переменные – управляющие и возмущающие воздействия.

Часто оказывается достаточным произвести словесное описание входов и выходов. В этом случае модель «черный ящик» представляет собой список входов и выходов.

Пример. Модель типа «черный ящик» – телевизор для пользователя, не разбирающегося в его устройстве. Входы – кнопки включения, переключения каналов, регулировок громкости и характеристик изображения. Выходы – изображение на экране и звук из динамиков.

С л о ж н о с т и п о с т р о е н и я м о д е л и «ч е р н ы й я щ и к»

Трудности построения модели типа «черный ящик» заключаются, в первую очередь, в выделении тех входов и выходов, которые нужно включить в модель, т.к. в реальности их слишком много. Построение модели "черный ящик" не тривиальная задача, т.к., во-первых, в модель нужно включить существенные с точки зрения достижения цели входы и выходы и, наоборот, не включать не существенные. Во-вторых, наряду с основными целями необходимо учитывать дополнительные (при проектировании самолета, например, дополнительной целью является безопасность и комфорт пассажиров).

        Модель "черный ящик" реально используется в тех случаях, когда нет объективных данных о системе и ее внутреннем устройстве, а также, когда нельзя вторгаться в систему, не причинив ей вреда (психика человека, частная жизнь человека).

1.6.2. Модель состава системы

  Модель состава описывает все подсистемы и элементы, входящие в систему, но не указывает взаимосвязи между подсистемами и элементами. Элементами обычно называют неделимые по тем или иным соображениям части системы. Подсистемой в таком случае можно называть часть системы, состоящую более чем из одного элемента. При необходимости можно вводить иерархические уровни подсистем (например, подсистемы n-го уровня). В результате получается модель состава системы, описывающая, из каких подсистем и элементов она состоит (рис. 1.23).

Рис. 1.23. Модель состава системы

Пример. Модель состава системы регулирования температуры в помещениях здания.

Подсистемы: глобальные источники тепла, подсистема распределения и доставки тепла, глобальные источники охлаждения и вентиляции, подсистема распределения и кондиционирования, локальные источники тепла (с ручным и/или автоматическим управлением), локальные подсистемы охлаждения и вентиляции (с ручным и/или автоматическим управлением), подсистема эксплуатации.

Элементы: котельная или отвод от центральной теплотрассы, трубопровод, радиаторные батареи, вентиляционные трубы, вентиляторы, кондиционеры, воздуховоды кондиционирования, переносные и стационарные электронагреватели, окна, форточки, службы эксплуатации и ремонта, персонал.

С л о ж н о с т и п о л у ч е н и я м о д е л и с о с т а в а с и с т е м ы

Основные сложности построения модели состава связаны со следующими факторами:

1. Различие получаемых моделей состава по причине различных определений понятия элементарности: то, что с одной точки зрения является элементом, с другой может считаться подсистемой, которую необходимо еще подразделять на составные части. Например, в автотранспортной системе, обеспечивающей грузоперевозки, элементом может считаться один автомобиль, который с точки зрения водителя или, скажем, слесаря-ремонтника является достаточно сложной системой.

2. Различие целей влечет разбиение одной и той же системы на разные отличающиеся части. Например, одно и то же учреждение состоит из различных подсистем с точки зрения директора, пожарника, бухгалтера и т.д. Известен анекдот о том, как пожарный консерватории отвечает на вопрос, знает ли он, в чем различие между скрипкой и виолончелью: «Знамо дело, виолончель горит дольше!»

3. Всякое деление целого на части является условным. Границы между подсистемами носят условный, относительный, модельный характер. Например, условным является в медицине подразделение болезней по медицинским специальностям врачей: терапевт, отоларинголог, травматолог и т.д. В начале прошлого века большинство болезней лечил один и тот же доктор. Другой пример: тормозную систему автомобиля можно отнести либо к ходовой части, либо к подсистеме управления.