1.3. Декомпозиция систем
Для удобства анализа, синтеза и совершенствования функционирования системы проводится ее декомпозиция, т.е. разбиение системы на подмножество элементов.
Подмножество элементов системы, выделенное по какому-либо признаку, называется подсистемой. Так в системе автомобиль можно выделить ряд подсистем, таких например, как двигатель, система электрооборудования, тормозная система и др. Очевидно, что каждая из них представляет собой относительно самостоятельную систему, которая выполняет определенные функции.
Способов декомпозиции систем на подсистемы, как правило, несколько. Предпочтительным является такое выделение подсистем, при котором связи между элементами подсистемы наибольшие, а между подсистемами - наименьшие. Пример декомпозиции системы S на подсистемы Si показан на рис. 1.1. На нем кружками обозначены элементы системы, а стрелками связи между ними и с элементами других систем.
С другой стороны, как было отмечено выше, многие относительно самостоятельные системы могут являться подсистемами в других более сложных системах. Так, например, автомобильный транспорт может рассматриваться как подсистема транспортной системы страны, в состав которой входят также железнодорожный, трубопроводный, водный и воздушный транспорт. Транспортная система страны, в свою очередь, является подсистемой в экономической системе общества.
Если переход от простых подсистем к более сложным теоретически может происходить бесконечно, то обратный переход – от сложных ко все более простым имеет пределы. Предел наступает тогда, когда полученные от деления системы части далее делить нецелесообразно. Например, при делении системы автомобиль на подсистемы можно получить: блок цилиндров, коленчатый вал, поршень и т.д.
Такие неделимые с точки зрения практической целесообразности части системы называются элементами (см. рис.1.1).
1.4. Связи в системе и их классификация
Взаимодействие элементов системы между собой и с элементами других систем обеспечивается наличием связей между ними (см. рис.1.1). Связи в системе – это то, что объединяет элементы системы в одно целое.
Связи между элементами могут быть жесткими (таковы они обычно в технике, например, карданный вал в автомобиле) и гибкими - изменяющимися в процессе функционирования системы (такие связи присущи живым существам, экономическим и общественным системам). Кроме этого выделяют главные и второстепенные, а так же внутренние и внешние связи. Главные связи обеспечивают нормальное функционирование системы, и их разрушение приводит к выходу системы из стоя. Второстепенные связи могут в той или иной степени влиять на работу системы, однако их утрата в целом не приводит к заметному изменению свойств и функций системы.
Связи между элементами устанавливаются: в технических системах - при проектировании; в экономических системах - обществом; в живых организмах - естественным путем (природой).
Изучая и формируя связи между элементами различных систем, в кибернетике пользуются понятиями "вход" и "выход" элементов. На входе элемент получает воздействие со стороны других элементов и внешней среды, а на выходе вырабатывает, в свою очередь, воздействия на связанные с ним элементы и внешнюю среду. С этих позиций под связью понимается такое отношение между элементами (системами), при котором выход элемента (системы) одновременно является входом какого-либо другого элемента (системы). Связь может быть прямой (последовательной или параллельной), обратной (положительной или отрицательной) или комбинированной (рис. 1.2).
Рис. 1.2. Виды связей между элементами
а - последовательная; б - параллельная; в - обратная; г - комбинированная
Необходимо так же отметить, что связи могут быть материальными, энергетическими и информационными.
Полное представление о порядке внутренних пространственно-временных связей между отдельными элементами системы и их взаимодействие с внешней средой дает структура системы – одна из важнейших ее характеристик, во многом определяющая эффективность ее функционирования.