3. Основные понятия курса

Имитационное моделирование получило первоначальный толчок в ходе реализации космических программ. К настоящему времени накоп­ленная обширная литература свидетельствует о росте использования и распространения метода имитационного моделирования для анализа почти всех сторон нашей жизни. Но особенно имитационное моделиро­вание стало незаменимым при анализе сложных систем и управления ими.

Для успешного применения метода имитационного моделирования в решении практических задач, возникающих при разработке и организа­ции функционирования сложных систем управления и комплексов чело­век-техника, важно осмыслить и овладеть комплексом понятий, выра­ботанных на основе системных представлений. Для дальнейшего изло­жения курса рассмотрим наиболее важные из них.

Система. Это понятие в настоящее время является развивающимся как по форме так и по содержанию. Существует множество определений системы. Например, система есть множество элементов, образующих структуру и обеспечивающих определенное поведение в условиях окру­жающей среды. Однако, анализ определений системы показывает, что даже общее определение системы в конкретных системных концепциях является выражением свойств специфических объектов исследования. В дальнейшем определим систему как такую вещь, в которой установлено некоторое отношение (структура) с определенным свойством, соответ­ствующим принятому исследователем смыслу (концепту).

В отношении понятия системы отметим несколько общих философс­ких соображений.

1. исследователь, исходя из разных концептов может один и тот же физический объект представить как различные системы (скажем, в радиотехнике прибор может быть представлен с помощью принципиаль­ной схемы и т. п.). Это означает, что объективно в предмете су­ществует более, чем одна система.

2. Понятие системы не предполагает, что все вещи мира могут быть раз и навсегда жестко разделены на системы и не системы. Вооб­ще любая вещь (в разных смыслах) является и не является системой. Для любой совокупности объектов всегда найдется системообразующее отношение.

3. В качестве систем могут быть представлены не только вещи, но и отношения ( а также свойства) этих вещей. Привычной является, например, система производственных отношений. Это обстоятельство позволяет определить еще одно понятие системы: с и с т е м а это такая вещь, некоторые свойства которой находятся в определенном отношении, соответствующем принятому исследователем смыслу.

Представление объектов в виде систем эффективно в том случае, если у них удается обнаружить особые признаки чисто системной при­роды и указать способ их изучения и использования.

Элемент. Под элементом принято понимать простейшую неделимую часть системы. Однако, ответ на вопрос, что является такой частью, неоднозначен и зависит от цели рассмотрения объекта как системы, от точки зрения на него или от аспекта его изучения. Та­ким образом под элементом следует понимать предел членения системы на части с точки зрения конкретной задачи, с точки зрения постав­ленной цели. Элементы также могут быть рассмотрены как системы, но это будут системы другого типа, чем исследуемая.

Элементы обладают связями, которые объединяют их в целостную систему. Элементы могут существовать только в связанном виде. Важ­нейшую роль в системных исследованиях играют системообразующие связи, благодаря которым все элементы системы оказываются связан­ными воедино.

Подсистема. Система может быть разделена на элементы не сра­зу, а последовательным расчленением на подсистемы, или единицы, которые представляют собой образования более крупное, чем элемен­ты, но более детальные, чем система в целом. Подсистема способна выполнять относительно независимые функции и , следовательно, об­ладает функциональной спецификой целого. Система может быть представлена в виде совокупности подсистем, составляющих системную ие­рархию.

Группа элементов, для которой не сформулирована подцель и не выполняются свойства целостности, называется к о м п о н е н т о м.

Структура. Это понятие используется, когда элементов в сис­теме оказывается очень много, они неоднородны и возникает необхо­димость многоступенчатого расчленения системы. С т р у к т у р а означает строение, расположение, порядок и отражает наиболее су­щественные взаимоотношения между элементами и их группами ( компо­нентами, подсистемами).

В большинстве случаев понятие структуры принято связывать с графическим отображением. Но это необязательно. Структура может быть представлена в виде теоретико-множественных описаний, в виде матриц, графов и других языков моделирования структур.

Структуру часто стремятся представить в виде и е р а р х и и. Термин иерархия ("многоступенчатость"," служебная лестница") опреде­ляет упорядоченность подсистем, компонентов по степени важнос­ти. Системная иерархия замыкается снизу предельной единицей ( под­системой), которая все еще сохраняет основные черты данной систе­мы. Предельная единица может быть разложена только на элемен­ты. Например, молекула аммиака не может быть разложена на молеку­лы, а только на атомы ( т.е. элементы).

Совокупность единиц, принадлежащих одному горизонтальному ря­ду системной иерархии, называют уровнем иерархии. Между единицами системной иерархии, существуют горизонтальные и вертикальные отно­шения (функциональные связи).

Состояние. Понятием с о с т о я н и е обычно характеризуют мгновенную фотографию, "срез" системы, остановку её в развитии. Его определяют либо через входные воздействия и выходные сигналы, либо через макропараметры, макросвойства системы (например, давле­ние, скорость, ускорение).

Поведение. Если система способна переходить из одного состоя­ния в другое ,то говорят, что она обладает поведением. Этим поняти­ем пользуются, когда неизвестны закономерности переходов из одного состояния в другое. Тогда говорят, что система обладает каким-то поведением и выясняют его закономерности.

Помимо системных понятий важную роль в анализе систем имеют различные закономерности систем. Отметим наиболее изученную зако­номерность целостности.

Целостность. Закономерность целостности означает принципиаль­ную несводимость свойств системы к сумме свойств составляющих её элементов и невыводимость из элементов свойств целого. Свойства системы зависят от свойств элементов, частей (изменение в одной части вызывает изменение во всех остальных частях и во всей систе­ме).

Существенным проявлением закономерности целостности являются новые взаимоотношения системы как целого с окружающей средой, от­личные от взаимодействия с ней отдельных элементов. В ряде случаев факторы, обусловливающие возникновение целостности, не удается выя­вить.

Целостность и иерархичность являются фундаментальными свойс­твами всех систем.