1.2. Понятия, характеризующие строение и функционирование систем

Элемент. Под элементом принято понимать простейшую неделимую часть системы. Однако ответ на вопрос, что является такой частью, может быть неоднозначным. Например, в системе управления предприятием элементами можно считать подразделения аппарата управления, а можно – каждого сотрудника или каждую операцию, которую он выполняет. Поэтому к приведенному выше определению необходимо добавить: с точки зрения аспекта рассмотрения, решения конкретной задачи, поставленной цели.

Компоненты и подсистема. При многоуровневом расчленении систем приходится использовать новые термины; сложные системы принято вначале делить на подсистемы или на компоненты.

Понятие подсистема подразумевает, что выделяется относительно независимая часть системы, обладающая свойствами системы и, в частности, имеющая подцель, для достижения которой создана подсистема. Если же части системы не обладают такими свойствами, а представляют собой просто совокупность однородных элементов, то такие части называют компонентами.

Error: Reference source not found

Связь. Связь определяют как ограничение степени свободы элементов. Действительно, элементы, вступая во взаимодействие (связь), утрачивают часть своих свойств, которыми они потенциально обладали бы в свободном состоянии. Какие свойства элементов проявляются при их взаимодействии, а какие – нет, зависит от цели функционирования системы.

Связь можно охарактеризовать: направлением; силой; видом.

По первому признаку связи подразделяются на направленные и ненаправленные.

По второму – на сильные и слабые.

По виду (характеру) различают:

• связи подчинения;

• связи порождения (или генетические);

• связи равноправные;

• связи управления.

Важную роль в моделировании систем играет понятие обратной связи.

Обратная связь может быть:

• положительная – сохраняющая тенденции происходящих в системе изменений того или иного выходного параметра;

• отрицательная – противодействующая тенденциям изменения выходного параметра, т. е. направленная на изменение, стабилизацию требуемого значения этого параметра (например, стабилизация выходного напряжения или в системах организационного управления – количества выпускаемой продукции, ее себестоимости и т. д.).

Рис. 1.1

На рис. 1.1 показано: U_треб – управляющее воздействие, необходимое для обеспечения Y^*. Вектор Y(t) – действительное значение выходных переменных объекта.

ΔY(t) = Y(t) – Y_треб(t). Вектор ΔU(t) – та добавка к U_треб, которая обеспечит ΔY(t) = 0, т. е. равенство Y(t) = Y_треб(t).

Обратная связь является основой саморегулирования, развития систем, приспособления их к изменяющимся условиям существо­вания.

Error: Reference source not found

Цель. Понятие «цель» и связанные с ним понятия целесообразности, целенаправленности лежат в основе развития системы. Изучению этих понятий большое внимание уделяется в философии, психологии, кибернетике.

Цель – выражение активности сознания. Человек и социальные системы вправе формулировать цели, достижение которых заведомо невозможно, но к которым можно непрерывно приближаться. Чаще человек ставит перед собой конкретные цели (конечные результаты), достижимые в пределах некоторого интервала времени, формулируемые иногда даже в терминах конечного продукта деятельности (рис. 1.2).

Рис. 1.2

Структура. Структура (от латинского «structure», означающего строение, расположение, порядок) отражает определенные взаимосвязи, взаиморасположение составных частей системы, ее устройство (строение).

При этом в сложных системах структура включает не все элементы и связи между ними (в предельном случае, когда пытаются применить понятие структуры к простым, полностью детерминированным объектам, понятия структуры и системы совпадают), а лишь наиболее существенные компоненты и связи, которые мало меняются при текущем функционировании системы и обеспечивают существование системы и ее основных свойств. Иными словами, струк­тура характеризует организованность системы, устойчивую упоря­доченность элементов и связей.

Одна и та же система может быть представлена разными структурами в зависимости от стадии познания объектов или процессов, от аспекта их рассмотрения, цели создания. При этом по мере развития исследований или в ходе проектирования структура системы может изменяться.

Состояние. Понятие «состояние» обычно характеризует мгновенную фотографию, «срез» системы, остановку в ее развитии.

Если поведение объекта можно представить в виде следующей системы, то его структуру можно представить в виде рис. 1.3.

где x(t) – вектор состояния; y(t) – выход системы.

Рис. 1.3

Поведение. Если система способна переходить из одного состояния в другое (например, X₁ –> X₂ –> X₃ –> ...), то говорят, что она обладает поведением. При этом желательно знать закономерности перехода системы из одного состояния в другое. На рис. 1.3 – это функция f (X, U, t).

Равновесие. Понятие «равновесие» определяют как способ­ность системы в отсутствии внешних возмущающих воздействий (или при постоянных воздействиях) сохранять свое состояние на всем интервале функционирования ΔТ. Это состояние называют состоянием равно­весия.

Устойчивость. Под устойчивостью понимают способность системы возвращаться в состояние равновесия после того как она была выведена из этого состояния под влиянием внешних или внутренних возмуща­ющих воздействий, не превышающих некоторого предела.

Состояние равновесия, в которое система способна возвращать­ся, называют устойчивым состоянием равновесия. Возврат в это состояние может сопровождаться колебательным процессом (рис. 1.4). Возможны и неустойчивые состояния равновесия.

Развитие. Это изменение системы во времени для достижения поставленной цели. При этом могут рационально изменяться структура и связи системы посредством влияния на них систем управления.

Error: Reference source not found

Рис. 1.4