Модель структуры системы
Описывает существенные связи между элементами (компонентами модели состава). Совокупность необходимых и достаточных для достижения цели отношений между элементами называется структурой системы. Установлены только отношения между элементами, но не рассмотрены сами элементы.
компоненты модели структуры:
В модель структуры (т.е. в список отношений) мы включаем только конечное число связей, которые, по нашему мнению, существенны по отношению к рассматриваемой цели.
Пример: структура часов определяется следующими отношениями между парами элементов:
Пара элементов |
Связь между ними |
Датчик и индикатор |
Однозначное соответствие |
Эталон времени и датчик |
Приблизительное соответствие |
Индикатор и эталон |
Периодическое сравнение и устранение расхождения |
сложности построения модели структуры:
Отношения между элементами могут быть самыми разнообразными
Мы знаем не все реально существующие отношения и вообще неизвестно, является ли конечным их число.
СТРУКТУРНАЯ СХЕМА КАК СОЕДИНЕНИЕ МОДЕЛЕЙ
Очевидно, что это определение охватывает модели “черного ящика”, состава и структуры. Чёрный ящик, состав и структура вместе образуют модель, которую называют структурной схемой системы (“белый ящик”, “прозрачный ящик”). В структурной схеме указываются все элементы системы, все связи между элементами внутри системы и связи определенных элементов с окружающей средой (входы и выходы системы).
Структурная схема часов: 4 – вход (поступление энергии извне), 5 – вход (регулировка индикатора), 6 – выход (показания часов).
Граф - схема, в которой обозначается только наличие элементов и связей между ними, а также (в случае необходимости) разница между элементами и между связями.
Состав графа:
вершины – обозначения элементов произвольной природы,
ребра (иногда дуги) – обозначения связей между вершинами
Вершины обозначаются в виде кружков, ребра – в виде линий. Часто бывает необходимо отразить несимметричность некоторых связей; в таких случаях линию, изображающую ребро, снабжают стрелкой. Если направления связей не обозначаются, то граф называется неориентированным, при наличии стрелок – ориентированным (полностью или частично). Данная пара вершин может быть соединена любым количеством ребер; вершина может быть соединена сама с собой (тогда ребро называется петлей).
Если в графе требуется отразить другие различия между элементами или связями, то либо приписывают разным ребрам различные веса (взвешенные графы), либо раскрашивают вершины или ребра (раскрашенные графы).
Графы: линейные, древовидные, матричные и сетевые
Динамические модели систем
Отображение процессов, происходящих в системе и в окружающей ее среде, осуществляется с помощью динамических моделей. Динамические модели систем делятся на те же типы, что и статические модели.
Системы, в которых происходят какие бы то ни было изменения со временем, называются динамическими, а модели, отображающие эти изменения, – динамическими моделями систем.
Различают два типа динамики системы: ее функционирование и развитие.
Функционирование – процессы, которые происходит в системе (и окружающей ее среде), стабильно реализующей фиксированную цель. Функционируют, например, часы, городской транспорт, кинотеатр, канцелярия, радиоприемник, станок, школа и т.д.
Развитием называют то, что происходит с системой при изменении ее целей. Характерной чертой развития является тот факт, что существующая структура перестает соответствовать новой цели, и для обеспечения новой функции приходится изменять структуру, а иногда и состав системы, перестраивать всю систему*.
Элементы динамических моделей имеют временной характер.
Динамический вариант черного ящика – указание начального (“вход”) и конечного (“выход”) состояний системы.
Модели состава соответствует перечень этапов в некоторой упорядоченной последовательности действий.
Динамический вариант “белого ящика” – это подробное описание происходящего или планируемого процесса. Пример: на производстве широко используют так называемые сетевые графики – графы, имеющие сетевую структуру; их вершинами служат выполняемые производственные операции, а ребра указывают, какие операции не могут начаться, пока не окончатся предыдущие. Здесь же некоторым образом (например, с помощью задания длин или весов ребер) изображается длительность выполнения операций, что и позволяет находить на графе “критические” пути, т.е. последовательности операций, от которых главным образом зависит ритмичность всей работы.
Все указанные типы моделей являются формальными, относящимися к любым системам и, следовательно, не относящимися ни к одной конкретной системе. Чтобы получить модель заданной системы, нужно придать формальной модели конкретное содержание, т.е. решить, какие аспекты реальной системы включать как элементы модели избранного типа, а какие – нет, считая их несущественными. Этот процесс, как было показано, обычно неформализуем, поскольку признаки существенности или несущественности в очень редком случае удается формализовать. Столь же слабо формализованными являются признаки элементарности и признаки разграничения между подсистемами.
Типы моделей: а) статический вариант; б) динамический вариант
Задания:
Приведите примеры:
системы, которая предназначена для выполнения определенной цели, но которую можно использовать и для других целей;
системы, спроектированной специально для реализации одновременно нескольких различных целей;
разных систем, предназначенных для одной и той же цели.
Сформулируйте цель работы вашего факультета так, чтобы она не была общей для других факультетов, в том числе для родственных факультетов других вузов.
Выделите в примере из предыдущего упражнения главную цель системы, дополнительные цели и ограничения.
Приведите пример, когда различным целям соответствуют разные модели состава: а) различающиеся субстратно, т.е. содержащие разные элементы; б) различающиеся делением на подсистемы, но содержащие одни и те же элементы; в) различающиеся из-за отличий в определении элементарности.
Попробуйте привести пример свойства, которое хотя и проявляется во взаимодействии, но существует само по себе как атрибут объекта.
Рассмотрите процессы функционирования и развития на примере конкретной системы. Обсудите общее и различное в росте и развитии системы.
*