2.3. Модели систем

Наиболее простой моделью является модель «чёрного ящика» (рис. 2.4). Идея использования «чёрного ящика» возникла от недостаточности внутреннего строения (состава) самой системы, поэтому её мы изображаем в виде непрозрачного чёрного ящика, который обладает следующими свойствами: целостность его и обособленность от среды.

Первое свойство говорит о том, что ящик обособлен, т.е. выделен из среды, но не является полностью изолированным от нас, т.е. ящик (система) связан со средой связями. Как среда действует на него, так и он действует на среду.

Наряду с очевидностью простоты модели «чёрного ящика» она (простота) обманчива. При описании любой реальной системы очень часто мы сталкиваемся с трудностями в определении всех входов и выходов этой системы. Использование модели «чёрного ящика» даёт те результаты, которые определяются целью системы. Выбор входов «чёрного ящика» являет-ся противоположной задачей.

Неучёт некоторых входных или выходных параметров системы приводит часто к плохому достижению поставленной цели.

2.3.1. МОДЕЛЬ СОСТАВА СИСТЕМЫ

Очевидно, что модель чёрного ящика не рассматривает внутреннее устройство системы, поэтому для развития модели-рования и детализации описания состава системы требуется усложнение модели, т.е. создание модели состава системы (рис.2.5).

Данная модель описывает основные составные части системы, просматривает элементы системы как неделимые части и подсистемы, т.е. модель состава иллюстрирует иерархию составных частей системы.

2.3.2. МОДЕЛЬ СТРУКТУРЫ СИСТЕМЫ

Для достижения многих практических целей недостаточно моделей «чёрного ящика» или модели состава, необходимо ещё правильно соединить все элементы между собой, т.е. установить или определить отношения между элементами.

Совокупность необходимых и достаточных для достижения целей отношений между элементами называется структурой системы.

Часто структурная схема описывается с помощью математической модели. Однако в настоящее время системы описываются с помощью схемы, состоящей из элементов и связей между ними. Такая схема называется графом (рис. 2.6).

• графах элементы называются вершинами, а связи между ними называются ребрами, и вершины обозначаются круж-ками, а связи – в виде линий. Если не указаны направления связи, то такой граф называется неориентированным.

Вершины могут соединяться между собой любым количеством рёбер (линий), и вершина может быть связана сама с со-бой, тогда ребро называется петлёй.

Если связи между вершинами имеют размерную природу, то они обозначаются разными линиями и имеют различные веса, а графы называются взвешенными.

Теория графов имеет многочисленные приложения.

1 2

3 4

Рис. 2.7. Структуры графов:

1 – линейная; 2 – древовидная; 3 – матричная; 4 – сетевая

Основы системного анализа: система и ее свойств

Система есть совокупность или множество связанных между собой элементов.

Элементы системы могут представлять собой понятия, в этом случае мы имеем дело с понятийной системой (инструмент познания).

Элементами системы могут являться объекты (устройства) (ПК - клавиатура, мышь, монитор и т.д.).

Элементами системы могут быть субъекты: игроки в футбольной команде, студенты в группе и т.д.

Таким образом, система - это совокупность живых и неживых элементов либо тех и других вместе. Существует несколько десятков определений этого понятия. Их анализ показывает, что определение понятия система изменялось не только по форме, но и по содержанию.

Можно выделить четыре основных свойства:

• система есть, прежде всего, совокупность элементов, которые при определенных условиях могут рассматриваться как системы;

• наличие существенных связей между элементами и (или) их свойствами, превосходящих по мощности (силе) связи этих элементов с элементами не входящими в данную систему. Под существенными связями понимаются такие, которые закономерно, с необходимостью определяют интегративные свойства системы. Указанное свойство отличает систему от простого конгломерата и выделяет ее из окружающей среды;

• наличие определенной организации, что проявляется в системе энтропии (системе неопределенности, хаоса), системы по сравнению с энтропией системообразующих факторов, определяющих возможность создания системы, число существенных связей, которыми может обладать элемент, число квантов пространства и времени;

• существование интегративных свойств, т.е. присущих системе в целом, но не свойственных ни одному из ее элементов в отдельности. Их наличие показывает, что свойства системы хотя и зависят от свойств элементов, но не окружают их полностью. Т.е. система не сводится к простой совокупности элементов, и, расчленяя систему на отдельные части, нельзя познать все свойства системы в целом.

• самом общем случае понятие «система» характеризуется:

• наличием множества элементов;

• наличием связей между ними;

• целостным характером данного устройства или процесса.

  • научной литературе имеется множество определений этого понятия. В философском теоретико-познавательном смысле система есть способ мышления как способ постановки и упорядочения проблем. В научно-исследовательском понимании система представляет собой общую методологию исследования процессов и явлений, отнесенных к какой-либо области человеческих знаний, в качестве объекта системного анализа. В проектном понимании система представляется как методология проектирования и создания комплексов методов и средств для достижения определенной цели. В наиболее узком, инженерном смысле система понимается как взаимосвязанный набор вещей (объектов) и способов их использования для решения определенных задач. В Советском энциклопедическом словаре система определяется как множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, образующих определенную целостность, единство.

http://apolov-oleg.narod.ru/olderfiles/1/Lekcciya_Teoriya_sistem_i_sistemny-7190.pdf